WO2020157185A1 - Koordination zweier kooperativer robotermanipulatoren - Google Patents

Koordination zweier kooperativer robotermanipulatoren Download PDF

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WO2020157185A1
WO2020157185A1 PCT/EP2020/052269 EP2020052269W WO2020157185A1 WO 2020157185 A1 WO2020157185 A1 WO 2020157185A1 EP 2020052269 W EP2020052269 W EP 2020052269W WO 2020157185 A1 WO2020157185 A1 WO 2020157185A1
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load
end effector
robot manipulator
relative
path
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PCT/EP2020/052269
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French (fr)
Inventor
Daniel Wahrmann Lockhart
Andreas SPENNINGER
Mohamadreza Sabaghian
Christoph Jähne
Zheng QU
Thore Goll
Ahmed Wafik
Benjamin Loinger
Original Assignee
Franka Emika Gmbh
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Publication date
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
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    • B25J9/1682—Dual arm manipulator; Coordination of several manipulators
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    • G05B19/423—Teaching successive positions by walk-through, i.e. the tool head or end effector being grasped and guided directly, with or without servo-assistance, to follow a path
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    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39346—Workspace impedance control

Definitions

  • the invention relates to a method for teaching coordinated to each other
  • Robot manipulator Especially when a first robot manipulator and a second
  • Robot manipulator For example, if a load is to be lifted and transported by the first robot manipulator and the second robot manipulator, it is crucial that the first and the second robot manipulator coordinate
  • the object of the invention is, by means of a learning process (“teaching”, also “teach-in”), a movement path for a first robot manipulator and a second movement path of a second robot manipulator coordinated with the first movement path for moving a load through the first robot manipulator specified together with the second robot manipulator.
  • a learning process also “teach-in”
  • a first aspect of the invention relates to a method for teaching in coordinated movement patterns of a first robot manipulator and a second robot manipulator, comprising the steps:
  • Robot manipulator at a second location of the load, so that the load from the first
  • Robot manipulator and detecting a second path of the second end effector and / or a second set of positions of the second robot manipulator, each by a path detection unit.
  • the load can be a workpiece, a blank, a box or another object that can be transported cooperatively by the first robot manipulator and the second robot manipulator.
  • the first robot manipulator and the second robot manipulator are in particular two independent robot manipulators, i. H. each of the robot manipulators could also perform tasks independently and is controlled by its own control unit.
  • the first robot manipulator and the second are alternatively preferred
  • Robot manipulator arranged on a common platform and are controlled by a common control unit.
  • the invention relates to both
  • the first end effector and the second end effector are advantageously pressed against the load in order to hold the load either by manual pressing, in which it is left to the user to apply the required holding force, so that the load is held reliably by the first end effector and the second end effector is, or alternatively automated, by controlling the first
  • Robot manipulator or the second robot manipulator In the latter case, ie in the case of the control of at least one of the robot manipulators, a sufficiently high holding force is advantageously automatically applied to the load.
  • the term “posture set” is advantageously understood to mean a time series of poses of the respective robot manipulator. Accordingly, a pose of the respective robot manipulator is detected and in particular in each individual time step of a multiplicity of time steps while passing through the respective path
  • a pose is stored in particular by means of a vector of joint angles, so that any of the stored poses of the pose set can be clearly restored at any time.
  • the respective web therefore clearly results from the respective set of poses. While at the first
  • a path of the respective end effector is detected explicitly, for example by an optical detection system, so when a set of positions is detected, in particular a complete set of joint angles of the respective robot manipulator is detected.
  • item set is, in particular, a time series of joint angles which the first robot manipulator has taken up when the end effector is moved along the first path. The same applies accordingly to the second set of poses.
  • Manual guidance is preferably understood to mean a process in which a user places his hand in particular on the load and moves it in a desired direction by applying a force to the load.
  • a respective path of a respective end effector only describes the geometric path of the respective end effector, without containing time information of a respective location on the path.
  • a trajectory contains the geometric path of the train, with each location also one
  • Time information is assigned at which time the place is passed.
  • the detection of the first path or the detection of the first set of positions for the first path in each case by the path detection unit is preferably carried out by
  • Position sensors especially on the joints of the respective robot manipulator. The same applies to the detection of the second path or the second set of poses for the second path. Also the acquisition and storage of a first position of the pressed The first end effector and a second position of the pressed second end effector by the detection unit are preferably carried out by position sensors, in particular on the joints of the respective robot manipulator.
  • Robot manipulator and a second path of a second robot manipulator in
  • Relation to each other can be determined very easily by a user.
  • the user only has to guide the load manually, a very simple but nevertheless precise learning process is possible.
  • the method further comprises the steps:
  • End effector are maintained relative to the load.
  • An orientation of a respective end effector relative to the load is preferably expressed by position angles, in particular by Euler angles.
  • the first aspect of the invention results in a method for teaching in coordinated movement patterns of a first robot manipulator and a second robot manipulator, comprising the steps:
  • Robot manipulator at a second location of the load, so that the load from the first
  • Robot manipulator and detecting a second path of the second end effector and / or a second set of positions of the second robot manipulator, each by a path detection unit.
  • the positioning of the first end effector at the first location of the load takes place by manually guiding the first robot manipulator and / or the positioning of the second end effector at the second location of the load by manually guiding the second robot manipulator.
  • the positioning of the first end effector at the first location of the load is carried out by driving the first
  • Robot manipulator and / or the positioning of the second end effector at the second location of the load by driving the second robot manipulator
  • the first end effector and / or the second end effector are pressed against the load to hold the load by manual pressing.
  • control of the first robot manipulator and / or the second robot manipulator is based on an input signal from a user.
  • the first end effector and / or the second end effector are pressed against the load to hold the load by controlling the first robot manipulator and / or the second robot manipulator.
  • the first robot manipulator and / or the second robot manipulator is controlled in a gravity-compensated manner during manual guiding of the load, and the first robot manipulator and / or the second robot manipulator are force-controlled and / or impedance-controlled to hold the load, so that the first position maintained relative to the load and the second position relative to the load and / or the relative position and / or the holding force must not be undercut.
  • the regulation advantageously also allows a user to move the respective members and also the end effector of the respective robot manipulator freely in space.
  • Another aspect of the invention relates to a system for teaching mutually coordinated movement patterns of a first robot manipulator and a second robot manipulator, comprising a first robot manipulator, a second robot manipulator, a detection unit, a computing and control unit and a path detection unit, the detection unit for detecting and storing a first position of a first end effector pressed on at a first location of the load and a second position of a second end pressed on at a second location of the load
  • the computing and control unit is designed to, during a manual guiding of the load a load path to control the first robot manipulator and / or the second robot manipulator for holding the load such that the first position relative to the load and the second position relative to the load and / or the relative position is maintained and / or the holding force is not undershot, and wherein the Path detection unit for detecting and storing a first path of the first end effector and / or a first set of poses of the first
  • Robot manipulator and is designed to detect a second path of the second end effector and / or a second set of poses of the second robot manipulator.
  • the computing and control unit is designed to control the first robot manipulator in a gravity-compensated manner while the load is being guided along the load path, and to control the second robot manipulator for holding the load for tracking, so that the first position relative to the load and maintain the second position relative to the load and / or the relative position and / or do not fall below the holding force.
  • tracking means that the second robot manipulator is controlled in such a way that the load remains independently between the first end effector and the second end effector even during manual guiding of the load, without the need to apply a force from the user carrying the load .
  • FIG. 1 shows a method for teaching mutually coordinated movement patterns of a first robot manipulator and a second robot manipulator according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a system for teaching in mutually coordinated movement patterns of a first robot manipulator and a second robot manipulator according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a method for teaching coordinated to each other
  • Robot manipulator 20 comprising the steps: - Positioning S1 a first end effector 11 of the first robot manipulator 10 at a first location of a load 30 and positioning a second end effector 21 of the second robot manipulator 20 at a second location of the load 30 so that the load 30 from the first end effector 11 and the second end effector 21 are opposite is contacted
  • Robot manipulator 10 and the second robot manipulator 20 are regulated during the manual guiding of the load 30 by gravity,
  • FIG. 2 shows a system 1 for teaching-in mutually coordinated movement patterns of a first robot manipulator 10 and a second robot manipulator 20, comprising a first robot manipulator 10, a second robot manipulator 20, a detection unit 40, a computing and control unit 50 and one
  • the detection unit 40 serves to detect and store a first position of a first pressed on at a first location of the load 30
  • the detection unit 40 has joint angle sensors, which also of the
  • Path detection unit 60 can be used. Furthermore, the detection unit 40 has one memory used by the computing and control unit 50 and force / moment sensors on the joints and on the respective end effector 11, 21.
  • the computing and control unit 50 is designed to carry out the first robot manipulator 10 while the load 30 is being guided manually along a load path and the second
  • Control robot manipulator 20 for holding the load 30 such that the first position relative to the load 30 and the second position relative to the load 30 is maintained and the holding force is maintained. Furthermore, the web detection unit 60 is designed for detecting and storing a first set of poses of the first robot manipulator 10, and for detecting and storing a second set of positions of the second robot manipulator 20, so that a first path and a second path that follow the load 30 are for the later one Use is available.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators (10) und eines zweiten Robotermanipulators (20), aufweisend die Schritte: - Positionieren (S1) eines ersten Endeffektors (11) des ersten Robotermanipulators (10) an einem ersten Ort einer Last (30) und Positionieren eines zweiten Endeffektors (21) des zweiten Robotermanipulators (20) an einem zweiten Ort der Last (30), sodass die Last (30) vom ersten Endeffektor (11) und vom zweiten Endeffektor (21) gegenüberliegend kontaktiert wird, - Andrücken (S2) des ersten Endeffektors (11) und des zweiten Endeffektors (21) jeweils gegen die Last (30) zum Halten der Last (30), - Erfassen und Abspeichern (S3) einer ersten Position des angedrückten ersten Endeffektors (11) und einer zweiten Position des angedrückten zweiten Endeffektors (21) und/oder einer Relativposition zwischen der ersten Position und der zweiten Position und/oder einer Haltekraft des ersten Endeffektors (11) und des zweiten Endeffektors (21) gegen die Last (30) durch eine Erfassungseinheit (40), - Manuelles Führen (S4) der Last (30) entlang einer Lastbahn, - Während des manuellen Führens der Last (30): Ansteuern (S5) des ersten Robotermanipulators (10) und/oder des zweiten Robotermanipulators (20) zum Halten der Last (30) durch eine Rechen- und Steuereinheit (50), sodass die erste Position relativ zur Last (30) und die zweite Position relativ zur Last (30) und/oder die Relativposition beibehalten und/oder die Haltekraft nicht unterschritten wird, - Während des manuellen Führens der Last: Erfassen und Abspeichern (S6) einer ersten Bahn des ersten Endeffektors und/oder eines ersten Posensatzes des ersten Robotermanipulators (10), und Erfassen einer zweiten Bahn des zweiten Endeffektors (21) und/oder eines zweiten Posensatzes des zweiten Robotermanipulators (20), jeweils durch eine Bahnerfassungseinheit (60).

Description

Koordination zweier kooperativer Robotermanipulatoren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einlernen von zueinander koordinierten
Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten
Robotermanipulators sowie ein System zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten
Robotermanipulators. Insbesondere dann, wenn ein erster Robotermanipulator und ein zweiter
Robotermanipulator kooperativ zusammen eine Aufgabe erledigen sollen, stellt sich die Frage nach der Koordination des ersten Robotermanipulators relativ zum zweiten
Robotermanipulator. Beispielsweise wenn eine Last vom ersten Robotermanipulator und vom zweiten Robotermanipulator zusammen gehoben und transportiert werden soll, ist es entscheidend, dass der erste und der zweite Robotermanipulator koordiniert
Zusammenarbeiten.
Aufgabe der Erfindung ist es, durch einen Einlernvorgang (engl.„Teaching“, auch„Teach- In“) eine Bewegungsbahn für einen ersten Robotermanipulator und eine zur ersten Bewegungsbahn koordinierte zweite Bewegungsbahn eines zweiten Robotermanipulators zum Bewegen einer Last durch den ersten Robotermanipulator synchron und zusammen mit dem zweiten Robotermanipulator vorzugeben.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten Robotermanipulators, aufweisend die Schritte:
- Positionieren eines ersten Endeffektors des ersten Robotermanipulators an einem ersten Ort einer Last und Positionieren eines zweiten Endeffektors des zweiten
Robotermanipulators an einem zweiten Ort der Last, sodass die Last vom ersten
Endeffektor und vom zweiten Endeffektor gegenüberliegend kontaktiert wird,
- Andrücken des ersten Endeffektors und des zweiten Endeffektors jeweils gegen die Last zum Halten der Last,
- Erfassen und Abspeichern einer ersten Position des angedrückten ersten Endeffektors und einer zweiten Position des angedrückten zweiten Endeffektors und/oder einer Relativposition zwischen der ersten Position und der zweiten Position und/oder einer Haltekraft des ersten Endeffektors und des zweiten Endeffektors gegen die Last durch eine Erfassungseinheit,
- Manuelles Führen der Last entlang einer Lastbahn,
- Während des manuellen Führens der Last: Ansteuern des ersten Robotermanipulators und/oder des zweiten Robotermanipulators zum Halten der Last durch eine Rechen- und Steuereinheit, sodass die erste Position relativ zur Last und die zweite Position relativ zur Last und/oder die Relativposition beibehalten und/oder die Haltekraft nicht unterschritten wird,
- Während des manuellen Führens der Last: Erfassen und Abspeichern einer ersten Bahn des ersten Endeffektors und/oder eines ersten Posensatzes des ersten
Robotermanipulators, und Erfassen einer zweiten Bahn des zweiten Endeffektors und/oder eines zweiten Posensatzes des zweiten Robotermanipulators, jeweils durch eine Bahnerfassungseinheit.
Die Last kann ein Werkstück, ein Rohteil, eine Kiste oder ein anderes Objekt sein, das durch den ersten Robotermanipulator und den zweiten Robotermanipulator kooperativ zu transportieren ist.
Der erste Robotermanipulator und der zweite Robotermanipulator sind insbesondere zwei eigenständige Robotermanipulatoren, d. h. jeder der Robotermanipulatoren könnte auch eigenständig Aufgaben erledigen und wird von seiner eigenen Steuereinheit angesteuert. Alternativ bevorzugt sind der erste Robotermanipulator und der zweite
Robotermanipulator auf einer gemeinsamen Plattform angeordnet und werden von einer gemeinsamen Steuereinheit angesteuert. Die Erfindung bezieht sich auf beide
Alternativen.
Vorteilhaft erfolgt das Andrücken des ersten Endeffektors und des zweiten Endeffektors jeweils gegen die Last zum Halten der Last entweder durch manuelles Andrücken, bei dem es dem Anwender überlassen ist, eine erforderliche Haltekraft aufzubringen, sodass die Last durch den ersten Endeffektor und den zweiten Endeffektor zuverlässig gehalten wird, oder alternativ dazu automatisiert, durch Ansteuerung des ersten
Robotermanipulators oder auch des zweiten Robotermanipulators. Im letzteren Fall, d. h. im Falle der Ansteuerung zumindest einer der Robotermanipulatoren wird vorteilhaft automatisiert eine ausreichend hohe Haltekraft auf die Last aufgebracht. Unter dem Begriff des„Posensatzes“ wird vorteilhaft eine Zeitreihe von Posen des jeweiligen Robotermanipulators verstanden. Demnach wird, insbesondere in jedem einzelnen Zeitschritt einer Vielzahl von Zeitschritten während des Durchlaufens der jeweiligen Bahn, eine Pose des jeweiligen Robotermanipulators erfasst und
abgespeichert. Eine Pose wird insbesondere durch einen Vektor von Gelenkwinkeln abgespeichert, sodass eine beliebige der abgespeicherten Posen des Posensatzes zu einem beliebigen Zeitpunkt eindeutig wiederhergestellt werden kann. Aus dem jeweiligen Posensatz ergibt sich daher eindeutig die jeweilige Bahn. Während bei der ersten
Alternative eine Bahn des jeweiligen Endeffektors explizit erfasst wird, zum Beispiel durch ein optisches Erfassungssystem, so wird beim Erfassen eines Posensatzes insbesondere ein vollständiger Satz von Gelenkwinkeln des jeweiligen Robotermanipulators erfasst.
Wird der jeweilige Posensatz gemäß dem jeweiligen Datensatz abgefahren, so ergibt sich von selbst wiederum die zugehörige Bahn des jeweiligen Endeffektors. Der erste
Posensatz ist dementsprechend insbesondere eine Zeitreihe von Gelenkwinkeln, die der erste Robotermanipulator beim Abfahren des Endeffektors entlang der ersten Bahn eingenommen hat. Gleiches gilt entsprechend für den zweiten Posensatz.
Insbesondere bei elastisch verformbaren Lasten kann es vorteilhaft ausreichend sein, lediglich die jeweilige Position des jeweiligen angedrückten Endeffektors zu speichern, da durch die Elastizität der Last selbst eine Haltekraft zwischen dem ersten Endeffektor und dem zweiten Endeffektor auf die Last erzeugt wird.
Bevorzugt wird unter dem manuellen Führen ein Vorgang verstanden, bei dem ein Anwender insbesondere seine Hand auf die Last legt und durch Aufbringen einer Kraft auf die Last diese in eine gewünschte Richtung bewegt.
Eine jeweilige Bahn eines jeweiligen Endeffektors beschreibt im Gegensatz zu einer Trajektorie lediglich den geometrischen Pfad des jeweiligen Endeffektors, ohne dabei eine Zeitinformation eines jeweiligen Ortes auf dem Pfad zu beinhalten. Dagegen beinhaltet eine Trajektorie den geometrischen Pfad der Bahn, wobei jeder Ort auch einer
Zeitinformation zugeordnet ist, zu welchem Zeitpunkt der Ort durchfahren wird.
Das Erfassen der ersten Bahn oder das Erfassen des ersten Posensatzes für die erste Bahn jeweils durch die Bahnerfassungseinheit erfolgen bevorzugt durch
Positionssensoren, insbesondere an den Gelenken des jeweiligen Robotermanipulators. Selbiges gilt für das Erfassen der zweiten Bahn bzw. des zweiten Posensatzes für die zweite Bahn. Auch das Erfassen und Abspeichern einer ersten Position des angedrückten ersten Endeffektors und einer zweiten Position des angedrückten zweiten Endeffektors jeweils durch die Erfassungseinheit erfolgen bevorzugt durch Positionssensoren, insbesondere an den Gelenken des jeweiligen Robotermanipulators.
Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass eine erste Bahn eines ersten
Robotermanipulators und eine zweite Bahn eines zweiten Robotermanipulators in
Relation zueinander sehr einfach durch einen Anwender bestimmbar sind. Insbesondere dadurch, dass der Anwender nur die Last manuell führen muss, ist ein sehr einfacher aber trotzdem genauer Einlernvorgang möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin die Schritte auf:
- Erfassen und Abspeichern einer ersten Orientierung des angedrückten ersten
Endeffektors relativ zur Last und einer zweiten Orientierung des angedrückten zweiten Endeffektors relativ zur Last,
- Während des manuellen Führens der Last: Ansteuern des ersten Robotermanipulators und des zweiten Robotermanipulators zum Halten der Last, sodass die erste Orientierung des ersten Endeffektors relativ zur Last und die zweite Orientierung des zweiten
Endeffektors relativ zur Last beibehalten werden.
Eine Orientierung eines jeweiligen Endeffektors relativ zur Last wird bevorzugt durch Lagewinkel ausgedrückt, insbesondere durch Eulerwinkel.
Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus dem ersten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten Robotermanipulators, aufweisend die Schritte:
- Positionieren eines ersten Endeffektors des ersten Robotermanipulators an einem ersten Ort einer Last und Positionieren eines zweiten Endeffektors des zweiten
Robotermanipulators an einem zweiten Ort der Last, sodass die Last vom ersten
Endeffektor und vom zweiten Endeffektor gegenüberliegend kontaktiert wird,
- Andrücken des ersten Endeffektors und des zweiten Endeffektors jeweils gegen die Last zum Halten der Last,
- Erfassen und Abspeichern einer ersten Position des angedrückten ersten Endeffektors und einer zweiten Position des angedrückten zweiten Endeffektors und/oder einer Relativposition zwischen der ersten Position und der zweiten Position und/oder einer Haltekraft des ersten Endeffektors und des zweiten Endeffektors gegen die Last und einer ersten Orientierung des angedrückten ersten Endeffektors relativ zur Last und einer zweiten Orientierung des angedrückten zweiten Endeffektors relativ zur Last durch eine Erfassungseinheit,
- Manuelles Führen der Last entlang einer Lastbahn,
- Während des manuellen Führens der Last: Ansteuern des ersten Robotermanipulators und/oder des zweiten Robotermanipulators zum Halten der Last durch eine Rechen- und Steuereinheit, sodass die erste Position relativ zur Last und die zweite Position relativ zur Last und/oder die Relativposition beibehalten und/oder die Haltekraft nicht unterschritten wird und sodass die erste Orientierung des ersten Endeffektors relativ zur Last und die zweite Orientierung des zweiten Endeffektors relativ zur Last beibehalten werden,
- Während des manuellen Führens der Last: Erfassen und Abspeichern einer ersten Bahn des ersten Endeffektors und/oder eines ersten Posensatzes des ersten
Robotermanipulators, und Erfassen einer zweiten Bahn des zweiten Endeffektors und/oder eines zweiten Posensatzes des zweiten Robotermanipulators, jeweils durch eine Bahnerfassungseinheit.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgen das Positionieren des ersten Endeffektors an dem ersten Ort der Last durch manuelles Führen des ersten Robotermanipulators und/oder das Positionieren des zweiten Endeffektors an dem zweiten Ort der Last durch manuelles Führen des zweiten Robotermanipulators.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgen das Positionieren des ersten Endeffektors an dem ersten Ort der Last durch Ansteuern des ersten
Robotermanipulators und/oder das Positionieren des zweiten Endeffektors an dem zweiten Ort der Last durch Ansteuern des zweiten Robotermanipulators.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Andrücken des ersten Endeffektors und/oder des zweiten Endeffektors gegen die Last zum Halten der Last durch manuelles Andrücken.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Ansteuern des ersten Robotermanipulators und/oder des zweiten Robotermanipulators auf ein Eingabesignal eines Anwenders hin.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Andrücken des ersten Endeffektors und/oder des zweiten Endeffektors gegen die Last zum Halten der Last durch Ansteuern des ersten Robotermanipulators und/oder des zweiten Robotermanipulators.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der erste Robotermanipulator und/oder der zweite Robotermanipulator während des manuellen Führens der Last schwerkraftkompensiert geregelt, und der erste Robotermanipulator und/oder der zweite Robotermanipulator werden zum Halten der Last kraftgeregelt und/oder impedanzgeregelt nachgeführt, sodass die erste Position relativ zur Last und die zweite Position relativ zur Last und/oder die Relativposition beibehalten und/oder die Haltekraft nicht unterschritten werden.
Bei einer schwerkraftkompensierten Regelung eines jeweiligen Robotermanipulators werden insbesondere die Antriebe des jeweiligen Robotermanipulators so angesteuert, dass die Schwerkraft des jeweiligen Robotermanipulators selbst zu keiner
Beschleunigung der jeweiligen Glieder des jeweiligen Robotermanipulators führt. Die Regelung erlaubt vorteilhaft einem Anwender zusätzlich, die jeweiligen Glieder und auch den Endeffektor des jeweiligen Robotermanipulators frei im Raum zu bewegen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten Robotermanipulators, aufweisend einen ersten Robotermanipulator, einen zweiten Robotermanipulator, eine Erfassungseinheit, eine Rechen- und Steuereinheit und eine Bahnerfassungseinheit, wobei die Erfassungseinheit zum Erfassen und Abspeichern einer ersten Position eines an einem ersten Ort der Last angedrückten ersten Endeffektors und einer zweiten Position eines an einem zweiten Ort der Last angedrückten zweiten
Endeffektors und/oder einer Relativposition zwischen der ersten Position und der zweiten Position und/oder einer Haltekraft des ersten Endeffektors und des zweiten Endeffektors gegen die Last ausgeführt ist, und wobei die Rechen- und Steuereinheit dazu ausgeführt ist, während eines manuellen Führens der Last entlang einer Lastbahn den ersten Robotermanipulator und/oder den zweiten Robotermanipulator zum Halten der Last derart anzusteuern, dass die erste Position relativ zur Last und die zweite Position relativ zur Last und/oder die Relativposition beibehalten und/oder die Haltekraft nicht unterschritten wird, und wobei die Bahnerfassungseinheit zum Erfassen und Abspeichern einer ersten Bahn des ersten Endeffektors und/oder eines ersten Posensatzes des ersten
Robotermanipulators, und zum Erfassen einer zweiten Bahn des zweiten Endeffektors und/oder eines zweiten Posensatzes des zweiten Robotermanipulators ausgeführt ist. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Rechen- und Steuereinheit dazu ausgeführt, während des manuellen Führens der Last entlang der Lastbahn den ersten Robotermanipulator schwerkraftkompensiert geregelt anzusteuern, und den zweiten Robotermanipulator zum Halten der Last zum Nachführen anzusteuern, sodass die erste Position relativ zur Last und die zweite Position relativ zur Last und/oder die Relativposition beibehalten und/oder die Haltekraft nicht unterschritten werden.
Nachführen heißt in diesem Zusammenhang daher, dass der zweite Robotermanipulator so angesteuert wird, dass auch während des manuellen Führens der Last die Last eigenständig zwischen dem ersten Endeffektor und dem zweiten Endeffektor verbleibt, ohne dass dazu das Aufbringen einer Kraft des die Last führenden Anwenders notwendig wäre.
Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Systems ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Verfahren vorstehend gemachten Ausführungen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Verfahren zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten Robotermanipulators gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Fig. 2 ein System zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators und eines zweiten Robotermanipulators gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
Fig. 1 zeigt ein Verfahren zum Einlernen von zueinander koordinierten
Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators 10 und eines zweiten
Robotermanipulators 20, aufweisend die Schritte: - Positionieren S1 eines ersten Endeffektors 11 des ersten Robotermanipulators 10 an einem ersten Ort einer Last 30 und Positionieren eines zweiten Endeffektors 21 des zweiten Robotermanipulators 20 an einem zweiten Ort der Last 30, sodass die Last 30 vom ersten Endeffektor 11 und vom zweiten Endeffektor 21 gegenüberliegend kontaktiert wird,
- Andrücken S2 des ersten Endeffektors 11 und des zweiten Endeffektors 21 jeweils gegen die Last 30 zum Halten der Last 30,
- Erfassen und Abspeichern S3 einer ersten Position des angedrückten ersten
Endeffektors 11 und einer zweiten Position des angedrückten zweiten Endeffektors 21 und einer Haltekraft des ersten Endeffektors 11 und des zweiten Endeffektors 21 gegen die Last 30 jeweils durch eine Erfassungseinheit 40,
- Manuelles Führen S4 der Last 30 entlang einer Lastbahn, wobei der erste
Robotermanipulator 10 und der zweite Robotermanipulator 20 während des manuellen Führens der Last 30 schwerkraftkompensiert geregelt ist,
- Während des manuellen Führens der Last 30: Ansteuern S5 des ersten
Robotermanipulators 10 und des zweiten Robotermanipulators 20 zum Halten der Last 30 durch eine Rechen- und Steuereinheit 50, sodass die erste Position relativ zur Last 30 und die zweite Position relativ zur Last 30 beibehalten und die Haltekraft nicht
unterschritten wird, wobei der zweite Robotermanipulator 20 zum Halten der Last 30 nachgeführt wird, sodass die erste Position relativ zur Last 30 und die zweite Position relativ zur Last 30 beibehalten und gleichzeitig die Haltekraft nicht unterschritten wird,
- Während des manuellen Führens der Last: Erfassen und Abspeichern S6 eines ersten Posensatzes des ersten Robotermanipulators 10 für die erste Bahn, und Erfassen eines zweiten Posensatzes des zweiten Robotermanipulators 20 für die zweite Bahn, jeweils durch eine Bahnerfassungseinheit 60.
Fig. 2 zeigt ein System 1 zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators 10 und eines zweiten Robotermanipulators 20, aufweisend einen ersten Robotermanipulator 10, einen zweiten Robotermanipulator 20, eine Erfassungseinheit 40, eine Rechen- und Steuereinheit 50 und eine
Bahnerfassungseinheit 60. Die Erfassungseinheit 40 dient zum Erfassen und Abspeichern einer ersten Position eines an einem ersten Ort der Last 30 angedrückten ersten
Endeffektors 11 und einer zweiten Position eines an einem zweiten Ort der Last 30 angedrückten zweiten Endeffektors 21 sowie zum Erfassen einer Haltekraft zwischen dem ersten Endeffektor 11 und dem zweiten Endeffektor 21 , wirkend auf die Last 30. Hierzu weist die Erfassungseinheit 40 Gelenkwinkelsensoren auf, die auch von der
Bahnerfassungseinheit 60 genutzt werden. Ferner weist die Erfassungseinheit 40 einen von der Rechen- und Steuereinheit 50 genutzten Speicher auf und Kraft- /Momentensensoren an den Gelenken und am jeweiligen Endeffektor 11 , 21. Die Rechen- und Steuereinheit 50 ist dazu ausgeführt, während des manuellen Führens der Last 30 entlang einer Lastbahn den ersten Robotermanipulator 10 und den zweiten
Robotermanipulator 20 zum Halten der Last 30 derart anzusteuern, dass die erste Position relativ zur Last 30 und die zweite Position relativ zur Last 30 beibehalten wird und die Haltekraft beibehalten wird. Ferner ist die Bahnerfassungseinheit 60 zum Erfassen und Abspeichern eines ersten Posensatzes des ersten Robotermanipulators 10, und zum Erfassen und Abspeichern eines zweiten Posensatzes des zweiten Robotermanipulators 20 ausgeführt, so dass eine erste Bahn und eine zweite Bahn, die der Last 30 folgen, für die spätere Verwendung zur Verfügung steht.
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 weitergehende
Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
Bezugszeichenliste
1 System
10 erster Robotermanipulator
11 erster Endeffektor
20 zweiter Robotermanipulator
21 zweiter Endeffektor 30 Last
40 Erfassungseinheit
50 Rechen- und Steuereinheit
60 Bahnerfassungseinheit S1 Positionieren
52 Andrücken
53 Erfassen und Abspeichern
54 Manuelles Führen
55 Ansteuern
S6 Erfassen und Abspeichern

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators (10) und eines zweiten Robotermanipulators (20), aufweisend die Schritte:
- Positionieren (S1) eines ersten Endeffektors (11) des ersten Robotermanipulators (10) an einem ersten Ort einer Last (30) und Positionieren eines zweiten
Endeffektors (21) des zweiten Robotermanipulators (20) an einem zweiten Ort der Last (30), sodass die Last (30) vom ersten Endeffektor (11) und vom zweiten
Endeffektor (21) gegenüberliegend kontaktiert wird,
- Andrücken (S2) des ersten Endeffektors (11) und des zweiten Endeffektors (21) jeweils gegen die Last (30) zum Halten der Last (30),
- Erfassen und Abspeichern (S3) einer ersten Position des angedrückten ersten Endeffektors (11) und einer zweiten Position des angedrückten zweiten
Endeffektors (21) und/oder einer Relativposition zwischen der ersten Position und der zweiten Position und/oder einer Haltekraft des ersten Endeffektors (11) und des zweiten Endeffektors (21) gegen die Last (30) durch eine Erfassungseinheit (40),
- Manuelles Führen (S4) der Last (30) entlang einer Lastbahn,
- Während des manuellen Führens der Last (30): Ansteuern (S5) des ersten
Robotermanipulators (10) und/oder des zweiten Robotermanipulators (20) zum Halten der Last (30) durch eine Rechen- und Steuereinheit (50), sodass die erste Position relativ zur Last (30) und die zweite Position relativ zur Last (30) und/oder die Relativposition beibehalten und/oder die Haltekraft nicht unterschritten wird, - Während des manuellen Führens der Last: Erfassen und Abspeichern (S6) einer ersten Bahn des ersten Endeffektors und/oder eines ersten Posensatzes des ersten Robotermanipulators (10), und Erfassen einer zweiten Bahn des zweiten
Endeffektors (21) und/oder eines zweiten Posensatzes des zweiten
Robotermanipulators (20), jeweils durch eine Bahnerfassungseinheit (60).
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
weiterhin aufweisend die Schritte:
- Erfassen und Abspeichern einer ersten Orientierung des angedrückten ersten Endeffektors (11) relativ zur Last (30) und einer zweiten Orientierung des angedrückten zweiten Endeffektors (21) relativ zur Last (30),
- Während des manuellen Führens der Last (30): Ansteuern (S6) des ersten Robotermanipulators (10) und des zweiten Robotermanipulators (20) zum Halten der Last (30), sodass die erste Orientierung des ersten Endeffektors (11) relativ zur Last (30) und die zweite Orientierung des zweiten Endeffektors (21) relativ zur Last (30) beibehalten werden. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
wobei das Positionieren des ersten Endeffektors (11) an dem ersten Ort der Last (30) durch manuelles Führen des ersten Robotermanipulators (10) und/oder das Positionieren des zweiten Endeffektors (21) an dem zweiten Ort der Last (30) durch manuelles Führen des zweiten Robotermanipulators (20) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
wobei das Positionieren des ersten Endeffektors (11) an dem ersten Ort der Last (30) durch Ansteuern des ersten Robotermanipulators (10) und/oder das
Positionieren des zweiten Endeffektors (21) an dem zweiten Ort der Last (30) durch Ansteuern des zweiten Robotermanipulators (20) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei das Andrücken des ersten Endeffektors (11) und/oder des zweiten
Endeffektors (21) gegen die Last (30) zum Halten der Last (30) durch manuelles Andrücken erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei das Andrücken des ersten Endeffektors (11) und/oder des zweiten
Endeffektors (21) gegen die Last (30) zum Halten der Last (30) durch Ansteuern des ersten Robotermanipulators (10) und/oder des zweiten Robotermanipulators
(20) erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
wobei das Ansteuern des ersten Robotermanipulators (10) und/oder des zweiten Robotermanipulators (20) auf ein Eingabesignal eines Anwenders hin erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der erste Robotermanipulator (10) und/oder der zweite Robotermanipulator (20) während des manuellen Führens der Last (30) schwerkraftkompensiert geregelt ist, und der erste Robotermanipulator (10) und der zweite Robotermanipulator (20) zum Halten der Last (30) der Last kraftgeregelt und/oder impedanzgeregelt nachgeführt wird, sodass die erste Position relativ zur Last (30) und die zweite Position relativ zur Last (30) und/oder die Relativposition beibehalten und/oder die Haltekraft nicht unterschritten werden.
9. System (1) zum Einlernen von zueinander koordinierten Bewegungsmustern eines ersten Robotermanipulators (10) und eines zweiten Robotermanipulators (20), aufweisend einen ersten Robotermanipulator (10), einen zweiten
Robotermanipulator (20), eine Erfassungseinheit (40), eine Rechen- und
Steuereinheit (50) und eine Bahnerfassungseinheit (60),
wobei die Erfassungseinheit (40) zum Erfassen und Abspeichern einer ersten Position eines an einem ersten Ort der Last (30) angedrückten ersten Endeffektors (11) und einer zweiten Position eines, an einem zweiten Ort der Last (30) angedrückten zweiten Endeffektors (21) und/oder einer Relativposition zwischen der ersten Position und der zweiten Position und/oder einer Haltekraft des ersten Endeffektors (11) und des zweiten Endeffektors (21) gegen die Last (30) ausgeführt ist,
wobei die Rechen- und Steuereinheit (50) dazu ausgeführt ist, während des manuellen Führens der Last (30) entlang einer Lastbahn den ersten
Robotermanipulator (10) und/oder den zweiten Robotermanipulator (20) zum Halten der Last (30) derart anzusteuern, dass die erste Position relativ zur Last (30) und die zweite Position relativ zur Last (30) und/oder die Relativposition beibehalten wird und/oder die Haltekraft nicht unterschritten wird, und
wobei die Bahnerfassungseinheit (60) zum Erfassen und Abspeichern einer ersten Bahn des ersten Endeffektors und/oder eines ersten Posensatzes des ersten Robotermanipulators (10) für die erste Bahn, und zum Erfassen einer zweiten Bahn des zweiten Endeffektors (21) und/oder eines zweiten Posensatzes des zweiten Robotermanipulators (20) für die zweite Bahn ausgeführt ist.
10. System (1) nach Anspruch 9,
wobei die Rechen- und Steuereinheit (50) dazu ausgeführt ist, während des manuellen Führens der Last (30) entlang der Lastbahn den ersten
Robotermanipulator (10) schwerkraftkompensiert geregelt anzusteuern, und den zweiten Robotermanipulator (20) zum Halten der Last (30) zum Nachführen anzusteuern, sodass die erste Position relativ zur Last (30) und die zweite Position relativ zur Last (30) und/oder die Relativposition beibehalten und/oder die Haltekraft nicht unterschritten werden.
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