WO2020157186A1 - Einlernvorgang für ein robotersystem bestehend aus zwei robotermanipulatoren - Google Patents

Einlernvorgang für ein robotersystem bestehend aus zwei robotermanipulatoren Download PDF

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WO2020157186A1
WO2020157186A1 PCT/EP2020/052272 EP2020052272W WO2020157186A1 WO 2020157186 A1 WO2020157186 A1 WO 2020157186A1 EP 2020052272 W EP2020052272 W EP 2020052272W WO 2020157186 A1 WO2020157186 A1 WO 2020157186A1
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WO
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robot manipulator
end effector
load
force
robot
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PCT/EP2020/052272
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English (en)
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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    • 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
    • B25J9/1682—Dual arm manipulator; Coordination of several manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
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    • B25J9/1633—Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
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    • 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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    • G05B2219/39121—Two manipulators operate on same object
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    • G05B2219/39124—Grasp common rigid object, no movement end effectors relative to object
    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39346—Workspace impedance control

Definitions

  • the invention relates to a method for teaching in desired holding parameters when transporting a load by a first robot manipulator together with a second robot manipulator, and a robot system for teaching in desired holding parameters when transporting a load.
  • the object of the invention is to set up two robot manipulators so that they together hold a load with predetermined holding parameters, such as holding force or
  • a first aspect of the invention relates to a method for teaching in desired holding parameters when transporting a load through a first robot manipulator together with a second robot manipulator, comprising the steps:
  • Robot manipulator so that the load from the first end effector and from the second
  • Robot manipulator and by the second robot manipulator with the desired holding force are combined
  • Robot manipulator and the second robot manipulator are controlled so that a predetermined force from the respective end effector of the respective robot manipulator acts on the loads.
  • a similar result is provided by an impedance-controlled control of the respective robot manipulator, in which a virtual spring with a predetermined stiffness is generated, the zero position of the spring advantageously being within the volume of the load, so that the distance between the respective end effector and the respective zero position and by multiplication thereof Distance with the specified spring stiffness results in a certain force from the respective end effector on the loads.
  • the manual pressing of the second end effector against the load advantageously takes place while the load is raised from the ground, so that advantageously no frictional forces are transmitted from the ground to the load.
  • the necessary steps of the first aspect of the invention can be repeated, so that in particular the force of the second end effector against the load is readjusted by manual pressing and is advantageously confirmed on an input unit.
  • the respective robot manipulator When the respective robot manipulator is guided manually, the respective robot manipulator is advantageously controlled in a gravity-compensated manner; H. that the links of the respective robot manipulator are freely movable around their respective joints, only the drives on the joints of the respective robot manipulator being controlled in such a way that the weight of the individual links is compensated for, so that gravity does not accelerate the links or the end effector of the respective robot manipulator caused.
  • a pose of the respective robot manipulator includes in particular
  • Position coordinates in particular of the end effector, are used, but are also particularly advantageous in the case of a redundant robot manipulator (ie a robot manipulator with at least two joints with mutually redundant joints) Degrees of freedom) the angle and / or position information of the individual members included in the pose.
  • a redundant robot manipulator ie a robot manipulator with at least two joints with mutually redundant joints
  • Degrees of freedom the angle and / or position information of the individual members included in the pose.
  • Fixing advantageously prevents the manual pressing of the second end effector against the load from accelerating the first robot manipulator. This is done in particular by correspondingly controlling the drives of the first robot manipulator. In response to a control signal, the drives generate a force or a moment, which is selected accordingly, so that the forces and / or moments of the drives compensate for all external disturbances on the first robot manipulator. In particular, there is one
  • the detection of the force and / or the torque caused by the manual pressing and transmitted from the second end effector via the load and acting on the first end effector is advantageously carried out by means of torque sensors, which are preferably arranged in the joints of the first robot manipulator, or alternatively or also additionally by means of strain gauges, which are advantageously arranged in the joints or on the limbs of the first robot manipulator.
  • one or more control units can be set up and parameterized by one or more robot manipulators in a short and simple process, so that a load of two individual robot manipulators can be held with a predetermined holding force. Once this force has been determined, the load of the two can be advantageous
  • Robot manipulators are moved, for example, to be transported from one place to another. Furthermore, advantageously by means of
  • two individual robot manipulators which are in principle independent of one another are configured such that they hold a load synchronously and cooperatively and, under certain circumstances, also transport them.
  • control unit of the second robot manipulator defined so that a control unit of the two robot manipulators can command both robot manipulators.
  • the method further comprises the step:
  • the distance between the first desired position and the second desired position can advantageously be compared with a predefined control distance or compared with a limit value, so that when the load slips off the first end effector and the second end effector, particularly in the case of force-controlled robot manipulators, this can be prevented both end effectors pick up speed and accelerate towards each other.
  • a squeeze of a soft load can also be advantageously checked in this way.
  • the method further comprises the step:
  • the first robot manipulator is fixed on the basis of a detected current position of the first
  • Robot manipulator the first robot manipulator being held in a position-controlled manner at its current position by controlling the drives of the first robot manipulator.
  • Robot manipulator the first robot manipulator controlled with impedance control.
  • the above-mentioned artificial stiffness of the control is advantageously chosen to be as high as possible, so that the resistance of the first robot manipulator to an externally impressed one
  • a stiffness of the impedance-controlled first robot manipulator has the greatest possible value of the first robot manipulator.
  • the greatest possible value of the first robot manipulator is in particular a numerical value that can be technically adjusted on the first robot manipulator.
  • the positioning of the first end effector at the first desired position of the load takes place in a first desired orientation of the first end effector and the positioning of the second end effector at the second desired position of the load in a second desired orientation of the second end effector, wherein the The method further comprises the step of: storing the first desired orientation and the second
  • the force and / or moments caused by the manual pressing and transmitted from the second end effector via the load and acting on the first end effector are detected by torque sensors arranged in the first robot manipulator.
  • the torque sensors are arranged on the joints of the first robot manipulator. They are advantageous
  • Torque sensors arranged on a drive in a respective joint of the respective robot manipulator.
  • Another aspect of the invention relates to a robot system for teaching in desired holding parameters when transporting a load, comprising a first robot manipulator with a first control unit and with a first
  • Position detection unit and comprising a second robot manipulator with a second control unit and with a second position detection unit, the first position detection unit being designed to perform a current pose of the first
  • Robot manipulator after manually guiding the first robot manipulator to a first desired position of the first end effector on the load, and wherein the second position detection unit is designed to detect a current pose of the second robot manipulator after manually guiding the second
  • the first control unit being designed to control drives of the first robot manipulator for fixing in its current pose and after manually pressing the second end effector against the load by manually guiding the second Robot manipulator to detect a force transmitted via the load to the first end effector as the desired holding force of the first end effector and the second end effector against the load
  • the robot system further comprising a storage unit, the storage unit being designed to store the detected force as the desired holding force and the first desired position and the second desired position as respective desired holding positions in one
  • first control unit and / or the second control unit is designed to control the first robot manipulator and the second robot manipulator by force-controlled or impedance-controlled holding of the load in each case with the desired holding force.
  • Fig. 1 shows a method for teaching in desired holding parameters
  • Fig. 1 shows a method for teaching desired holding parameters when
  • Transporting a load 30 through a first robot manipulator 10 together with a second robot manipulator 20, comprising the steps:
  • Configure S9 of the control program in such a way that the stored distance is maintained when the load 30 is transported minus a predefined offset.
  • 2 shows a robot system 1 for teaching in desired holding parameters when transporting a load 30, having a first robot manipulator 10 with a first control unit 12 and with a first position detection unit 13 and having a second robot manipulator 20 with a second control unit 22 and with a second position detection unit 23, the first
  • Position detection unit 13 is designed to be a current pose of the first
  • Robot manipulator 10 after manually guiding the first robot manipulator 10 to a first desired position of the first end effector 11 on the load 30, and wherein the second position detection unit 23 is designed to detect a current pose of the second robot manipulator 20 after manually guiding the second robot manipulator 20 of a second desired position of the second end effector 21 on the load 30, the first control unit 12 being designed to control drives of the first robot manipulator 10 for fixing in its current pose and after the second end effector 21 has been pressed manually against the load 30 by manually guiding the second
  • Robot manipulator 20 to detect a force transmitted to first end effector 11 via load 30 as the desired holding force of first end effector 11 and second end effector 21 against load 30, the force thus acting on first end effector 11 being detected by in first robot manipulator 10 arranged
  • Torque sensors 15 takes place.
  • the torque sensors 15 are arranged on joints, in particular on the drives with the first position detection unit 13 of the first robot manipulator 10.
  • the robot system 1 also has one
  • Storage unit 14 which stores the detected force as the desired holding force and stores the first desired position and the second desired position as the respective desired holding positions in a control program.
  • Control unit 12 and second control unit 22 are each designed to control first robot manipulator 10 and second robot manipulator 20 by force-controlled or impedance-controlled holding of load 30 with the desired holding force.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einlernen von gewünschten Halteparametern beim Transportieren einer Last (30) durch einen ersten Robotermanipulator (10) zusammen mit einem zweiten Robotermanipulator (20), aufweisend die Schritte: - Positionieren (S1) eines ersten Endeffektors (11) des ersten Robotermanipulators (10) an einer ersten gewünschten Position der Last (30) durch manuelles Führen des ersten Robotermanipulators (10), - Positionieren (S2) eines zweiten Endeffektors (21) des zweiten Robotermanipulators (20) an einer zweiten gewünschten Position der Last (30) durch manuelles Führen des zweiten Robotermanipulators (20), sodass die Last (30) vom ersten Endeffektor (11) und vom zweiten Endeffektor (21) gegenüberliegend kontaktiert wird, - Fixieren (S3) des ersten Robotermanipulators (10) in seiner gegenwärtigen Pose durch Ansteuerung von Antrieben des ersten Robotermanipulators, - Manuelles Andrücken (S4) des zweiten Endeffektors (21) gegen die Last (30), - Erfassen (S5) einer durch das manuelle Andrücken verursachten und von dem zweiten Endeffektor (21) über die Last (30) übertragenen und auf den ersten Endeffektor (11) wirkenden Kraft und/oder eines Moments, - Abspeichern (S6) der erfassten Kraft und/oder des erfassten Moments als gewünschte Haltekraft des ersten Endeffektors (11) und des zweiten Endeffektors (21) gegen die Last (30) und Abspeichern der ersten gewünschten Position und der zweiten gewünschten Position als jeweilige gewünschte Halteposition jeweils in einem Steuerprogramm, und - Kraftgeregeltes oder impedanzgeregeltes Halten (S7) der Last (30) durch den ersten Robotermanipulator (10) und durch den zweiten Robotermanipulator (20) mit der gewünschten Haltekraft.

Description

Einlernvorgang für ein Robotersystem bestehend aus zwei Robotermanipulatoren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einlernen von gewünschten Halteparametern beim Transportieren einer Last durch einen ersten Robotermanipulator zusammen mit einem zweiten Robotermanipulator sowie ein Robotersystem zum Einlernen von gewünschten Halteparametern beim Transportieren einer Last. Aufgabe der Erfindung ist es, zwei Robotermanipulatoren so einzurichten, dass sie zusammen eine Last mit vorgegebenen Halteparametern, wie Haltekraft oder
Haltepositionen der Endeffektoren, aufnehmen.
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 gewünschten Halteparametern beim Transportieren einer Last durch einen ersten Robotermanipulator zusammen mit einem zweiten Robotermanipulator, aufweisend die Schritte:
- Positionieren eines ersten Endeffektors des ersten Robotermanipulators an einer ersten gewünschten Position der Last durch manuelles Führen des ersten Robotermanipulators,
- Positionieren eines zweiten Endeffektors des zweiten Robotermanipulators an einer zweiten gewünschten Position der Last durch manuelles Führen des zweiten
Robotermanipulators, sodass die Last vom ersten Endeffektor und vom zweiten
Endeffektor gegenüberliegend kontaktiert wird,
- Fixieren des ersten Robotermanipulators in seiner gegenwärtigen Pose durch
Ansteuerung von Antrieben des ersten Robotermanipulators,
- Manuelles Andrücken des zweiten Endeffektors gegen die Last,
- Erfassen einer durch das manuelle Andrücken verursachten und von dem zweiten Endeffektor über die Last übertragenen und auf den ersten Endeffektor wirkenden Kraft und/oder eines Moments,
- Abspeichern der erfassten Kraft und/oder des erfassten Moments als gewünschte Haltekraft des ersten Endeffektors und des zweiten Endeffektors gegen die Last und Abspeichern der ersten gewünschten Position und der zweiten gewünschten Position als jeweilige gewünschte Halteposition jeweils in einem Steuerprogramm, und - Kraftgeregeltes oder impedanzgeregeltes Halten der Last durch den ersten
Robotermanipulator und durch den zweiten Robotermanipulator mit der gewünschten Haltekraft.
Beim kraftgeregelten Halten der Last werden die Antriebe des ersten
Robotermanipulators und des zweiten Robotermanipulators so angesteuert, dass eine vorgegebene Kraft vom jeweiligen Endeffektor des jeweiligen Robotermanipulators auf die Lasten wirkt. Ein ähnliches Ergebnis liefert eine impedanzgeregelte Ansteuerung des jeweiligen Robotermanipulators, bei der eine virtuelle Feder mit vorgegebener Steifigkeit erzeugt wird, wobei vorteilhaft die Nulllage der Feder innerhalb des Volumens der Last liegt, sodass durch den Abstand des jeweiligen Endeffektors zu der jeweiligen Nulllage und durch Multiplikation dieses Abstands mit der vorgegebenen Federsteifigkeit eine bestimmte Kraft vom jeweiligen Endeffektor auf die Lasten resultiert.
Vorteilhaft erfolgt das manuelle Andrücken des zweiten Endeffektors gegen die Last während die Last vom Boden angehoben ist, sodass vorteilhaft keinerlei Reibungskräfte vom Boden auf die Last übertragen werden. Sobald jedoch die Last von den beiden Robotermanipulatoren gehalten wird, können die notwendigen Schritte des ersten Aspekts der Erfindung wiederholt werden, sodass insbesondere die Kraft des zweiten Endeffektors gegen die Last durch manuelles Andrücken erneut eingestellt wird und vorteilhaft an einer Eingabeeinheit bestätigt wird.
Beim manuellen Führen des jeweiligen Robotermanipulators ist vorteilhaft der jeweilige Robotermanipulator schwerkraftkompensiert angesteuert, d. h. dass die Glieder des jeweiligen Robotermanipulators um seine jeweiligen Gelenke frei bewegbar sind, wobei lediglich die Antriebe an den Gelenken des jeweiligen Robotermanipulators derart angesteuert werden, dass die Gewichtskraft der einzelnen Glieder kompensiert wird, sodass die Schwerkraft keine Beschleunigung der Glieder oder des Endeffektors des jeweiligen Robotermanipulators verursacht.
Eine Pose des jeweiligen Robotermanipulators umfasst hierbei insbesondere
Informationen zu Gelenkwinkeln von Gelenken, die die jeweiligen Glieder des jeweiligen Robotermanipulators miteinander verbinden. Auch können kartesische
Positionskoordinaten insbesondere des Endeffektors verwendet werden, vorteilhaft werden aber auch insbesondere bei einem redundanten Robotermanipulator (d. h. einem Robotermanipulator mit zumindest zwei Gelenken mit zueinander redundanten Freiheitsgraden) die Winkel- und/oder Positionsinformationen der einzelnen Glieder in die Pose mit eingeschlossen.
Während des Fixierens des ersten Robotermanipulators in seiner gegenwärtigen Pose, d. h. die Pose, die er zum Zeitpunkt des Positionierens des zweiten Endeffektors des zweiten Robotermanipulators aufweist, wird der erste Robotermanipulator als
unbeweglicher Kraftsensor verwendet. Das Fixieren verhindert dabei vorteilhaft, dass das manuelle Andrücken des zweiten Endeffektors gegen die Last eine Beschleunigung des ersten Robotermanipulators zur Folge hat. Dies erfolgt insbesondere durch eine entsprechende Ansteuerung der Antriebe des ersten Robotermanipulators. Die Antriebe erzeugen auf ein Steuersignal hin eine Kraft oder ein Moment, welches entsprechend gewählt wird, sodass die Kräfte und/oder Momente der Antriebe alle externen Störungen auf den ersten Robotermanipulator ausgleichen. Insbesondere ist dazu eine
entsprechende Regelung implementiert, die das Ausregeln äußerer Einwirkungen und Störungen auf den ersten Robotermanipulator innerhalb der jeweils möglichen
Bandbreite, jedoch bevorzugt asymptotisch stabil, durchführt.
Das Erfassen der durch das manuelle Andrücken verursachten und von dem zweiten Endeffektor über die Last übertragenen und auf den ersten Endeffektor wirkenden Kraft und/oder des Moments erfolgt dabei vorteilhaft mittels Drehmomentsensoren, die bevorzugt in den Gelenken des ersten Robotermanipulators angeordnet sind, oder alternativ oder auch zusätzlich mittels Dehnmessstreifen, die vorteilhaft in den Gelenken oder an den Gliedern des ersten Robotermanipulators angeordnet sind.
Es ist eine vorteilhafte Wrkung der Erfindung, dass in einem zeitlich kurzen und einfachen Verfahren eine oder mehrere Steuereinheiten von einem oder mehreren Robotermanipulatoren eingerichtet und parametriert werden können, sodass eine Last von zwei einzelnen Robotermanipulatoren mit einer vorgegebenen Haltekraft gehalten werden kann. Ist diese Kraft ermittelt, so kann vorteilhaft die Last von den beiden
Robotermanipulatoren bewegt werden, um beispielsweise von einem Ort zu einem anderen transportiert zu werden. Weiterhin können vorteilhaft mittels des
erfindungsgemäßen Verfahrens zwei einzelne und prinzipiell voneinander unabhängige Robotermanipulatoren so konfiguriert werden, dass sie synchron und kooperativ eine Last halten und unter Umständen diese auch transportieren. In diesem Fall wird vorteilhaft eine Hierarchie zwischen der Steuereinheit des ersten Robotermanipulators und der
Steuereinheit des zweiten Robotermanipulators definiert, sodass eine Steuereinheit der beiden Robotermanipulatoren beide Robotermanipulatoren kommandieren kann. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin den Schritt auf:
- Ermitteln eines Abstandes zwischen der ersten gewünschten Position und der zweiten gewünschten Position und Abspeichern des Abstandes.
Der Abstand zwischen der ersten gewünschten Position und der zweiten gewünschten Position kann vorteilhaft mit einem vordefinierten Kontrollabstand verglichen werden oder mit einem Grenzwert verglichen werden, sodass vorteilhaft beim Abrutschen der Last von dem ersten Endeffektor und dem zweiten Endeffektor insbesondere bei kraftgeregelten Robotermanipulatoren verhindert werden kann, dass beide Endeffektoren Fahrt aufnehmen und sich beschleunigt aufeinander zubewegen. Auch kann so vorteilhaft eine Quetschung einer weichen Last überprüft werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin den Schritt auf:
- Konfigurieren des Steuerprogramms derart, dass der gespeicherte Abstand beim
Transportieren der Last abzüglich eines vordefinierten Versatzes eingehalten wird.
Wird der Abstand abzüglich eines vordefinierten Versatzes eingehalten, so verhindert dies insbesondere vorteilhaft oben genannte Situationen, nämlich, dass eine weiche Last zu sehr durch die kraftgeregelten Robotermanipulatoren gestaucht wird, oder dass beim Fallenlassen der Last beide Endeffektoren sich unbegrenzt aufeinander zu bewegen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Fixieren des ersten Robotermanipulators auf Basis einer erfassten aktuellen Position des ersten
Robotermanipulators, wobei der erste Robotermanipulator positionsgeregelt an seiner gegenwärtigen Position durch Ansteuerung der Antriebe des ersten Robotermanipulators gehalten wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist beim Fixieren des ersten
Robotermanipulators der erste Robotermanipulator impedanzgeregelt angesteuert.
Wrd der erste Robotermanipulator impedanzgeregelt angesteuert, so wird vorteilhaft die oben erwähnte künstliche Steifigkeit der Regelung möglichst hoch gewählt, sodass der Wderstand des ersten Robotermanipulators gegen eine von außen aufgeprägte
Bewegung möglichst hoch ist. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist eine Steifigkeit des impedanzgeregelten ersten Robotermanipulators einen größtmöglichen Wert des ersten Robotermanipulators auf.
Der größtmögliche Wert des ersten Robotermanipulators ist dabei insbesondere ein numerischer Wert, der technisch am ersten Robotermanipulator einstellbar ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgen das Abspeichern der erfassten Kraft und/oder des erfassten Moments als gewünschte Haltekraft des ersten Endeffektors und des zweiten Endeffektors gegen die Last und/oder das Abspeichern der ersten gewünschten Position und der zweiten gewünschten Position als jeweilige gewünschte Halteposition nach einem Erfassen eines durch einen Benutzer
eingegebenen Eingabesignals.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgen das Positionieren des ersten Endeffektors an der ersten gewünschten Position der Last in einer ersten gewünschten Orientierung des ersten Endeffektors und das Positionieren des zweiten Endeffektors an der zweiten gewünschten Position der Last in einer zweiten gewünschten Orientierung des zweiten Endeffektors, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt aufweist: Abspeichern der ersten gewünschten Orientierung und der zweiten
gewünschten Orientierung als jeweilige gewünschte Halteorientierung jeweils in dem Steuerprogramm.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Erfassen der durch das manuelle Andrücken verursachten und von dem zweiten Endeffektor über die Last übertragenen und auf den ersten Endeffektor wirkenden Kraft und/oder Moments durch im ersten Robotermanipulator angeordnete Drehmomentsensoren.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Drehmomentsensoren an den Gelenken des ersten Robotermanipulators angeordnet. Vorteilhaft sind die
Drehmomentsensoren an einem Antrieb in einem jeweiligen Gelenk des jeweiligen Robotermanipulators angeordnet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Robotersystem zum Einlernen von gewünschten Halteparametern beim Transportieren einer Last, aufweisend einen ersten Robotermanipulator mit einer ersten Steuereinheit und mit einer ersten
Positionserfassungseinheit und aufweisend einen zweiten Robotermanipulator mit einer zweiten Steuereinheit und mit einer zweiten Positionserfassungseinheit, wobei die erste Positionserfassungseinheit dazu ausgeführt ist, eine aktuelle Pose des ersten
Robotermanipulators nach dem manuellen Führen des ersten Robotermanipulators zu einer ersten gewünschten Position des ersten Endeffektors an der Last zu erfassen, und wobei die zweite Positionserfassungseinheit dazu ausgeführt ist, eine aktuelle Pose des zweiten Robotermanipulators nach dem manuellen Führen des zweiten
Robotermanipulators zu einer zweiten gewünschten Position des zweiten Endeffektors an der Last zu erfassen, wobei die erste Steuereinheit dazu ausgeführt ist, Antriebe des ersten Robotermanipulators zum Fixieren in seiner gegenwärtigen Pose anzusteuern und nach dem manuellen Andrücken des zweiten Endeffektors gegen die Last durch manuelles Führen des zweiten Robotermanipulators eine über die Last auf den ersten Endeffektor übertragenen Kraft als gewünschte Haltekraft des ersten Endeffektors und des zweiten Endeffektors gegen die Last zu erfassen, wobei das Robotersystem weiterhin eine Speichereinheit aufweist, wobei die Speichereinheit dazu ausgeführt ist, die erfasste Kraft als gewünschte Haltekraft abzuspeichern und die erste gewünschte Position und die zweite gewünschte Position als jeweilige gewünschte Haltepositionen in einem
Steuerprogramm abzuspeichern, und wobei die erste Steuereinheit und/oder die zweite Steuereinheit dazu ausgeführt ist, den ersten Robotermanipulator und den zweiten Robotermanipulator durch kraftgeregeltes oder impedanzgeregeltes Halten der Last jeweils mit der gewünschten Haltekraft anzusteuern.
Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Robotersystems 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 gewünschten Halteparametern beim
Transportieren einer Last durch einen ersten Robotermanipulator zusammen mit einem zweiten Robotermanipulator gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Fig. 2 ein Robotersystem zum Einlernen von gewünschten Halteparametern beim Transportieren einer Last gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
Fig. 1 zeigt ein Verfahren zum Einlernen von gewünschten Halteparametern beim
Transportieren einer Last 30 durch einen ersten Robotermanipulator 10 zusammen mit einem zweiten Robotermanipulator 20, aufweisend die Schritte:
- Positionieren S1 eines ersten Endeffektors 11 des ersten Robotermanipulators 10 an einer ersten gewünschten Position der Last 30 durch manuelles Führen des ersten Robotermanipulators 10,
- Positionieren S2 eines zweiten Endeffektors 21 des zweiten Robotermanipulators 20 an einer zweiten gewünschten Position der Last 30 durch manuelles Führen des zweiten Robotermanipulators 20, sodass die Last 30 vom ersten Endeffektor 11 und vom zweiten Endeffektor 21 gegenüberliegend kontaktiert wird,
- Fixieren S3 des ersten Robotermanipulators 10 in seiner gegenwärtigen Pose durch Ansteuerung von Antrieben des ersten Robotermanipulators, wobei beim Fixieren des ersten Robotermanipulators 10 der erste Robotermanipulator 10 impedanzgeregelt ist und eine Steifigkeit des impedanzgeregelten ersten Robotermanipulators 10 einen
größtmöglichen Wert des ersten Robotermanipulators 10 aufweist,
- Manuelles Andrücken S4 des zweiten Endeffektors 21 gegen die Last 30,
- Erfassen S5 einer durch das manuelle Andrücken verursachten und von dem zweiten Endeffektor 21 über die Last 30 übertragenen und auf den ersten Endeffektor 11 wirkenden Kraft,
- Abspeichern S6 der erfassten Kraft als gewünschte Haltekraft des ersten Endeffektors 11 und des zweiten Endeffektors 21 gegen die Last 30 und Abspeichern der ersten gewünschten Position und der zweiten gewünschten Position als jeweilige gewünschte Halteposition jeweils in einem Steuerprogramm, und
- Kraftgeregeltes oder impedanzgeregeltes Halten S7 der Last 30 durch den ersten Robotermanipulator 10 und durch den zweiten Robotermanipulator 20 mit der
gewünschten Haltekraft.
- Ermitteln S8 eines Abstandes zwischen der ersten gewünschten Position und der zweiten gewünschten Position und Abspeichern des Abstandes.
- Konfigurieren S9 des Steuerprogramms derart, dass der gespeicherte Abstand beim Transportieren der Last 30 abzüglich eines vordefinierten Versatzes eingehalten wird. Fig. 2 zeigt ein Robotersystem 1 zum Einlernen von gewünschten Halteparametern beim Transportieren einer Last 30, aufweisend einen ersten Robotermanipulator 10 mit einer ersten Steuereinheit 12 und mit einer ersten Positionserfassungseinheit 13 und aufweisend einen zweiten Robotermanipulator 20 mit einer zweiten Steuereinheit 22 und mit einer zweiten Positionserfassungseinheit 23, wobei die erste
Positionserfassungseinheit 13 dazu ausgeführt ist, eine aktuelle Pose des ersten
Robotermanipulators 10 nach dem manuellen Führen des ersten Robotermanipulators 10 zu einer ersten gewünschten Position des ersten Endeffektors 11 an der Last 30 zu erfassen, und wobei die zweite Positionserfassungseinheit 23 dazu ausgeführt ist, eine aktuelle Pose des zweiten Robotermanipulators 20 nach dem manuellen Führen des zweiten Robotermanipulators 20 einer zweiten gewünschten Position des zweiten Endeffektors 21 an der Last 30 zu erfassen, wobei die erste Steuereinheit 12 dazu ausgeführt ist, Antriebe des ersten Robotermanipulators 10 zum Fixieren in seiner gegenwärtigen Pose anzusteuern und nach dem manuellen Andrücken des zweiten Endeffektors 21 gegen die Last 30 durch manuelles Führen des zweiten
Robotermanipulators 20 eine über die Last 30 auf den ersten Endeffektor 11 übertragene Kraft als gewünschte Haltekraft des ersten Endeffektors 11 und des zweiten Endeffektors 21 gegen die Last 30 zu erfassen, wobei das Erfassen der so auf den ersten Endeffektor 11 wirkenden Kraft durch im ersten Robotermanipulator 10 angeordnete
Drehmomentsensoren 15 erfolgt. Die Drehmomentsensoren 15 sind an Gelenken, insbesondere an den Antrieben mit der ersten Positionserfassungseinheit 13 des ersten Robotermanipulators 10 angeordnet. Das Robotersystem 1 weist weiterhin eine
Speichereinheit 14 auf, die die erfasste Kraft als gewünschte Haltekraft abspeichert und die erste gewünschte Position und die zweite gewünschte Position als jeweilige gewünschte Haltepositionen in einem Steuerprogramm abspeichert. Die erste
Steuereinheit 12 und die zweite Steuereinheit 22 sind jeweils dazu ausgeführt, den ersten Robotermanipulator 10 und den zweiten Robotermanipulator 20 durch kraftgeregeltes oder impedanzgeregeltes Halten der Last 30 jeweils mit der gewünschten Haltekraft anzusteuern.
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
I Robotersystem
10 erster Robotermanipulator
I I erster Endeffektor
12 erste Steuereinheit
13 erste Positionserfassungseinheit
14 Speichereinheit
15 Drehmomentsensoren
20 zweiter Robotermanipulator
21 zweiter Endeffektor
22 zweite Steuereinheit
23 zweite Positionserfassungseinheit 30 Last
51 Positionieren
52 Positionieren
53 Fixieren
S4 Manuelles Andrücken
55 Erfassen
56 Abspeichern
57 Halten
58 Ermitteln
S9 Konfigurieren

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Einlernen von gewünschten Halteparametern beim Transportieren einer Last (30) durch einen ersten Robotermanipulator (10) zusammen mit einem zweiten Robotermanipulator (20), aufweisend die Schritte:
- Positionieren (S1) eines ersten Endeffektors (11) des ersten Robotermanipulators (10) an einer ersten gewünschten Position der Last (30) durch manuelles Führen des ersten Robotermanipulators (10),
- Positionieren (S2) eines zweiten Endeffektors (21) des zweiten
Robotermanipulators (20) an einer zweiten gewünschten Position der Last (30) durch manuelles Führen des zweiten Robotermanipulators (20), sodass die Last (30) vom ersten Endeffektor (11) und vom zweiten Endeffektor (21)
gegenüberliegend kontaktiert wird,
- Fixieren (S3) des ersten Robotermanipulators (10) in seiner gegenwärtigen Pose durch Ansteuerung von Antrieben des ersten Robotermanipulators,
- Manuelles Andrücken (S4) des zweiten Endeffektors (21) gegen die Last (30),
- Erfassen (S5) einer durch das manuelle Andrücken verursachten und von dem zweiten Endeffektor (21) über die Last (30) übertragenen und auf den ersten Endeffektor (11) wirkenden Kraft und/oder eines Moments,
- Abspeichern (S6) der erfassten Kraft und/oder des erfassten Moments als gewünschte Haltekraft des ersten Endeffektors (11) und des zweiten Endeffektors (21) gegen die Last (30) und Abspeichern der ersten gewünschten Position und der zweiten gewünschten Position als jeweilige gewünschte Halteposition jeweils in einem Steuerprogramm, und
- Kraftgeregeltes oder impedanzgeregeltes Halten (S7) der Last (30) durch den ersten Robotermanipulator (10) und durch den zweiten Robotermanipulator (20) mit der gewünschten Haltekraft.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
weiterhin aufweisend den Schritt:
- Ermitteln (S8) eines Abstandes zwischen der ersten gewünschten Position und der zweiten gewünschten Position und Abspeichern des Abstandes.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
weiterhin aufweisend den Schritt:
- Konfigurieren (S9) des Steuerprogramms derart, dass der gespeicherte Abstand beim Transportieren der Last (30) abzüglich eines vordefinierten Versatzes eingehalten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei das Fixieren des ersten Robotermanipulators (10) auf Basis einer erfassten aktuellen Position des ersten Robotermanipulators (10) erfolgt, und der erste Robotermanipulator (10) positionsgeregelt an seiner gegenwärtigen Position durch Ansteuerung der Antriebe des ersten Robotermanipulators gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei beim Fixieren des ersten Robotermanipulators (10) der erste
Robotermanipulator (10) impedanzgeregelt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
wobei eine Steifigkeit des impedanzgeregelten ersten Robotermanipulators (10) einen größtmöglichen Wert des ersten Robotermanipulators (10) aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Positionieren des ersten Endeffektors (11) an der ersten gewünschten Position der Last (30) in einer ersten gewünschten Orientierung des ersten
Endeffektors (11) erfolgt und das Positionieren des zweiten Endeffektors (21) an der zweiten gewünschten Position der Last (30) in einer zweiten gewünschten
Orientierung des zweiten Endeffektors (21) erfolgt, weiterhin aufweisend den Schritt: Abspeichern (S6A) der ersten gewünschten Orientierung und der zweiten gewünschten Orientierung als jeweilige gewünschte Halteorientierung jeweils in dem Steuerprogramm.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Erfassen einer durch das manuelle Andrücken verursachten und von dem zweiten Endeffektor (21) über die Last (30) übertragenen und auf den ersten
Endeffektor (11) wirkenden Kraft und/oder des Moments durch im ersten
Robotermanipulator (10) angeordnete Drehmomentsensoren (15) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Drehmomentsensoren (15) an Gelenken des ersten Robotermanipulators
(10) angeordnet sind.
10. Robotersystem (1) zum Einlernen von gewünschten Halteparametern beim
Transportieren einer Last (30), aufweisend einen ersten Robotermanipulator (10) mit einer ersten Steuereinheit (12) und mit einer ersten Positionserfassungseinheit (13) und aufweisend einen zweiten Robotermanipulator (20) mit einer zweiten Steuereinheit (22) und mit einer zweiten Positionserfassungseinheit (23), wobei die erste Positionserfassungseinheit (13) dazu ausgeführt ist, eine aktuelle Pose des ersten Robotermanipulators (10) nach dem manuellen Führen des ersten
Robotermanipulators (10) zu einer ersten gewünschten Position des ersten
Endeffektors (11) an der Last (30) zu erfassen, und wobei die zweite
Positionserfassungseinheit (23) dazu ausgeführt ist, eine aktuelle Pose des zweiten Robotermanipulators (20) nach dem manuellen Führen des zweiten
Robotermanipulators (20) einer zweiten gewünschten Position des zweiten
Endeffektors (21) an der Last (30) zu erfassen, wobei die erste Steuereinheit (12) dazu ausgeführt ist, Antriebe des ersten Robotermanipulators (10) zum Fixieren in seiner gegenwärtigen Pose anzusteuern und nach dem manuellen Andrücken des zweiten Endeffektors (21) gegen die Last (30) durch manuelles Führen des zweiten Robotermanipulators (20) eine über die Last (30) auf den ersten Endeffektor (11) übertragenen Kraft und/oder eines Moments als gewünschte Haltekraft des ersten Endeffektors (11) und des zweiten Endeffektors (21) gegen die Last (30) zu erfassen, wobei das Robotersystem (1) weiterhin eine Speichereinheit (14) aufweist, wobei die Speichereinheit (14) dazu ausgeführt ist, die erfasste Kraft und/oder das erfasste Moment als gewünschte Haltekraft abzuspeichern und die erste
gewünschte Position und die zweite gewünschte Position als jeweilige gewünschte Haltepositionen in einem Steuerprogramm abzuspeichern, und wobei die erste Steuereinheit (12) und/oder die zweite Steuereinheit (22) dazu ausgeführt ist, den ersten Robotermanipulator (10) und den zweiten Robotermanipulator (20) durch kraftgeregeltes oder impedanzgeregeltes Halten der Last (30) jeweils mit der gewünschten Haltekraft anzusteuern.
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