WO2021078765A1 - Optimization modes for control programs of a robot manipulator - Google Patents

Optimization modes for control programs of a robot manipulator Download PDF

Info

Publication number
WO2021078765A1
WO2021078765A1 PCT/EP2020/079557 EP2020079557W WO2021078765A1 WO 2021078765 A1 WO2021078765 A1 WO 2021078765A1 EP 2020079557 W EP2020079557 W EP 2020079557W WO 2021078765 A1 WO2021078765 A1 WO 2021078765A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
robot manipulator
control
control unit
unit
control program
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/079557
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas SPENNINGER
Original Assignee
Franka Emika Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Franka Emika Gmbh filed Critical Franka Emika Gmbh
Publication of WO2021078765A1 publication Critical patent/WO2021078765A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1671—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by simulation, either to verify existing program or to create and verify new program, CAD/CAM oriented, graphic oriented programming systems
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/409—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using manual input [MDI] or by using control panel, e.g. controlling functions with the panel; characterised by control panel details, by setting parameters
    • 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
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40336—Optimize multiple constraints or subtasks
    • 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
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40465—Criteria is lowest cost function, minimum work path

Definitions

  • the invention relates to a robot system and a method for controlling a robot manipulator.
  • the object of the invention is to simplify and improve the operation of a robot manipulator for a user.
  • a first aspect of the invention relates to a robot system, having a robot manipulator, a control unit connected to the robot manipulator, and an operating unit and output unit connected to the control unit, the operating unit for outputting a plurality of modes and for detecting input from a user with regard to a selection one of the modes and for transmitting the input to the control unit is executed, the control unit having an interface for providing one or more control programs and being designed to parameterize each current and future control program to be executed according to the selected mode on the basis of the recorded input and to execute appropriately parameterized by controlling the robot manipulator, and controlling the output unit depending on the selected mode for outputting a corresponding output during the execution of the respective control program, a respective iger mode of minimizing at least one of the following criteria with regard to the execution of the respective control program is used: time, energy, wear and tear, noise, cost function, the structure of the cost function being specified and the cost function having at least one or a combination of the following variables: time, energy , Wear and tear, noises.
  • the control unit is preferably arranged in or on the robot manipulator or in one or on a base of the robot manipulator.
  • the control unit is preferably an external control unit of the robot manipulator, which is, however, connected in terms of data technology to the robot manipulator and in particular to the actuators of the robot manipulator, so that in any case the control unit is designed to control actuators of the robot manipulator.
  • the output unit provides information about the currently selected mode, in particular during the execution of a control program.
  • the output unit is preferably a light-emitting output unit, which is preferably distributed over the arm of the robot manipulator; In particular, several light strips can be arranged on different links of the robot manipulator, which emit light in a color depending on the currently activated mode.
  • the operating unit is also preferably part of the output unit, which is in particular a touch-sensitive screen.
  • a touch-sensitive screen also known as the "touchscreen”
  • selection options for the various modes are displayed.
  • a user selects a respective mode, preferably by touching a corresponding selection option that is assigned to a respective mode.
  • the operating unit is preferably a voice detection system, so that a user can make a corresponding input by means of voice inputs.
  • the corresponding embodiments of the operating unit can also be combined with one another so that the above-mentioned touchscreen can be controlled by a corresponding voice input.
  • Other embodiments for the control unit are possible. It is essential for the operating unit that the user can make an input with regard to a desired mode with which the robot manipulator executes its control programs.
  • the respective mode is to be understood as a basic setting and as a metaconfiguration of the robot manipulator, which serves as a paradigm for the execution of a control program.
  • a paradigm determines the type of execution of all control programs in terms of how the robot manipulator should be used - in particular whether a task should be carried out with as little energy as possible, carried out as quickly as possible, with as little noise as possible, or whether the service life of the robot manipulator should be is in the foreground, so that in particular the execution time of a task is of secondary importance and the protection of the components of the robot manipulator is preferred.
  • a cost function can preferably be used which combines some or all of the criteria mentioned according to which the sequence of a control program is to be optimized.
  • Such a cost function is preferably formed from a weighted sum of the squares of selected criteria. For example, the square becomes the Execution time is added to the square of the noise development, the sum of which results in the cost function that is to be minimized by the control unit in order to optimize the one or more control programs accordingly by means of parameterization.
  • each of the control programs to be executed currently and in the future are parameterized according to the selected mode does not necessarily mean that all these control programs are parameterized instantaneously after the user has selected the mode, although this is a possible variant of the execution.
  • the interface of the control unit for providing one or more control programs can be, among other things, a network interface and a storage unit with a very large number of stored control programs, at least the control programs planned or eligible for execution are first parameterized using the appropriate mode.
  • the parameterization can take place during the execution of the control program itself, or, on the other hand, it may be necessary to completely parameterize a control program to be executed before execution not all of the control programs are parameterized a priori by the control unit, but are parameterized accordingly before they are executed if necessary.
  • this is only one possibility of a technically feasible implementation, the function of selecting a certain mode as a metaconfiguration and paradigm for the execution of control programs according to the user's ideas is retained.
  • the parameterization of a respective control program is preferably carried out through non-linear optimization, through the use of tables, through the application of further heuristically determined functions, through predefined functions and relationships, as well as through setting certain limit values in a controller of the control unit, in particular limit values in the electrical current, torque, Speed, acceleration, derivative of acceleration, etc ..
  • the control unit is preferably designed to parameterize all control programs as a function of the currently selected mode immediately after the respective mode has been selected. A change in the parameterization of the control programs therefore only occurs when a new mode is selected by the user on the operating unit.
  • the intuitively possible selection from the predefined modes and the easy comprehensibility of the modes advantageously allow a user to take into account his goals with regard to dealing with the machine "robot manipulator" when executing control programs for the fulfillment of tasks in general, without doing each one individually having to reset the individual control programs.
  • the operating unit is designed to record a further input by the user with regard to a definition of the cost function and to transmit the further input to the control unit, the control unit being designed to create a structure of the cost function and / or weighting factors according to the further input To determine cost function, which is formed from a weighted sum based on at least two of the variables.
  • the interface is a memory unit of the control unit, the memory unit being designed to store a control program and, if necessary, to load it and make it available for execution on the control unit.
  • all of the control programs stored on the storage unit can be parameterized with the appropriate mode and, if necessary, executed in the correct mode.
  • the output unit is a visual output unit and the output takes place depending on the mode by at least one of:
  • the output unit is a light unit arranged on the robot manipulator, which is designed to illuminate light to emit different colors.
  • the current color is selected in particular according to which mode was last selected by the user on the operating unit and is therefore to be used for the parameterization of the control programs.
  • a very intuitive signal is advantageously transmitted to the user as to which mode is currently active on the robot manipulator and which is used for executing the control programs.
  • control program (s) are generated by manually guiding the robot manipulator, the control unit being designed to optimize each of the control programs currently and in the future by non-linear optimization according to the selected mode and to parameterize them accordingly.
  • non-linear optimization in particular gradient-based methods, quadratic optimization and, in turn, methods of so-called "line search" such as the golden section method, can be used to iteratively determine a local and, in particular, if possible global optimum for the respective category .
  • control unit is designed to parameterize each of the control programs accordingly, regardless of their planned execution, immediately after the desired mode has been selected by the user, and to store a respective correspondingly parameterized version of the control programs.
  • the corresponding parameterized version of a control program is advantageously immediately available for the spontaneous use of a control program when any mode is selected.
  • control unit is designed to parameterize the currently executed control program during its runtime in accordance with the selected mode. This advantageously saves computational effort, since not each of the stored control programs, depending on the currently selected mode, has to be parameterized by the user immediately after the selection of a mode has been made.
  • control unit is designed to adapt at least one of the following parameters for parameterizing a control program:
  • control unit is designed to determine a quality function when executing the control program, the quality function including the criterion of a respective mode that actually occurs during the execution of the respective control program, the control unit being designed to be based on a heuristic function to determine on the quality function and to adapt a parameterization of a control program to be executed later on the basis of the heuristic function.
  • This embodiment advantageously allows functions and relationships to be learned from the first execution during repeated execution of a control program or execution of a further control program and the parameterization for a specific mode to be adapted accordingly, so that the optimization goal of a mode is even better achieved in further executions.
  • Another aspect of the invention relates to a method for controlling a robot manipulator, comprising the steps:
  • a respective mode of minimization at least one of the following criteria with regard to the execution of the respective control program serves: time, energy, wear and tear, noise, cost function, the structure of the cost function being specified and the cost function having at least one or a combination of the following variables: time, energy, wear and tear, noise.
  • FIG. 1 shows a robot system according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a method according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • the operating unit 7 is a laptop connected to the control unit 5.
  • a variety of possible modes are displayed on the laptop.
  • the laptop detects a mouse input by a user with regard to a selection of one of the modes and transmits the input to the control unit 5.
  • the control unit 5 has a memory for providing several Control programs and parameterized according to the recorded input, that is, according to the desired mode of each of the control programs that are due for execution. Only when completely parameterized, control unit 5 to initiate the execution of the respective control program to control the actuators of the robot manipulator in accordance with the respective parameterized control program.
  • the respective last selected mode then applies to the execution of all further control programs as long as no other mode is selected.
  • the modes serve to minimize the following criteria with regard to the execution of the respective control program: time, energy, wear, noise, cost function.
  • the cost function is a sum of the squares of time and energy.
  • An output unit 9 outputs different colors depending on the selected mode.
  • the output unit 9 has colored LED rings on the links of the robot manipulator 1.
  • Fig. 2 shows a method for controlling a robot manipulator 3, comprising the steps:
  • the cost function outputs the sum of the amounts: wear and tear and noise.

Abstract

The invention relates to a robot system (1) having a robot manipulator (3), a control unit (5), an operating unit (7) and an output unit (9), wherein the operating unit (7) outputs a multiplicity of modes and registers an input with respect to the modes, wherein the control unit (5) uses the input to parameterize control programs according to the selected mode and executes said control programs on the robot manipulator (1), and the output unit in the meantime indicates an output relating to the current mode, wherein each mode is used to minimize at least one of the following criteria with respect to the execution of the respective control program: time, energy, wear, noise, cost function, wherein the structure of the cost function is predefined and the cost function has at least one or a combination of the criteria.

Description

Optimierungsmodi für Steuerprogramme eines Robotermanipulators Die Erfindung betrifft ein Robotersystem sowie ein Verfahren zum Ansteuern eines Robotermanipulators. Optimization modes for control programs of a robot manipulator The invention relates to a robot system and a method for controlling a robot manipulator.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Bedienung eines Robotermanipulators für einen Anwender zu vereinfachen und zu verbessern. The object of the invention is to simplify and improve the operation of a robot manipulator for a user.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The invention results from the features of the independent claims. Advantageous further developments and refinements are the subject matter of the dependent claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Robotersystem, aufweisend einen Robotermanipulator, eine mit dem Robotermanipulator verbundene Steuereinheit, und eine jeweils mit der Steuereinheit verbundene Bedieneinheit und Ausgabeeinheit, wobei die Bedieneinheit zum Ausgeben einer Vielzahl von Modi und zum Erfassen einer Eingabe eines Anwenders bezüglich einer Auswahl eines der Modi sowie zum Übermitteln der Eingabe an die Steuereinheit ausgeführt ist, wobei die Steuereinheit eine Schnittstelle zum Bereitstellen von einem oder mehreren Steuerprogrammen aufweist und dazu ausgeführt ist, auf Basis der erfassten Eingabe jedes aktuell und zukünftig auszuführende der Steuerprogramme gemäß dem ausgewählten Modus zu parametrieren und entsprechend parametriert durch Ansteuern des Robotermanipulators auszuführen, und die Ausgabeeinheit abhängig von dem ausgewählten Modus zum Ausgeben einer entsprechenden Ausgabe während der Ausführung des jeweiligen Steuerprogramms anzusteuern, wobei ein jeweiliger Modus der Minimierung zumindest eines der folgenden Kriterien bezüglich der Ausführung des jeweiligen Steuerprogramms dient: Zeit, Energie, Verschleiß, Geräusche, Kostenfunktion, wobei die Struktur der Kostenfunktion vorgegeben ist und die Kostenfunktion zumindest eine oder eine Kombination der folgenden Variablen aufweist: Zeit, Energie, Verschleiß, Geräusche. A first aspect of the invention relates to a robot system, having a robot manipulator, a control unit connected to the robot manipulator, and an operating unit and output unit connected to the control unit, the operating unit for outputting a plurality of modes and for detecting input from a user with regard to a selection one of the modes and for transmitting the input to the control unit is executed, the control unit having an interface for providing one or more control programs and being designed to parameterize each current and future control program to be executed according to the selected mode on the basis of the recorded input and to execute appropriately parameterized by controlling the robot manipulator, and controlling the output unit depending on the selected mode for outputting a corresponding output during the execution of the respective control program, a respective iger mode of minimizing at least one of the following criteria with regard to the execution of the respective control program is used: time, energy, wear and tear, noise, cost function, the structure of the cost function being specified and the cost function having at least one or a combination of the following variables: time, energy , Wear and tear, noises.
Bevorzugt ist die Steuereinheit im oder am Robotermanipulator oder in einem oder an einem Sockel des Robotermanipulators angeordnet. Alternativ bevorzugt ist die Steuereinheit eine externe Steuereinheit des Robotermanipulators, die jedoch datentechnisch mit dem Robotermanipulator und insbesondere mit den Aktuatoren des Robotermanipulators verbunden ist, sodass in jedem Fall die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, Aktuatoren des Robotermanipulators anzusteuern. Die Ausgabeeinheit gibt insbesondere während der Ausführung eines Steuerprogramms eine Information über den aktuell ausgewählten Modus an. Die Ausgabeeinheit ist bevorzugt eine Licht emittierende Ausgabeeinheit, die bevorzugt über den Arm des Robotermanipulators verteilt ist; insbesondere können mehrere Leuchtbänder an verschiedenen Gliedern des Robotermanipulators angeordnet sein, die in einer Farbe abhängig vom jeweiligen aktuell aktivierten Modus Licht abgeben. The control unit is preferably arranged in or on the robot manipulator or in one or on a base of the robot manipulator. Alternatively, the control unit is preferably an external control unit of the robot manipulator, which is, however, connected in terms of data technology to the robot manipulator and in particular to the actuators of the robot manipulator, so that in any case the control unit is designed to control actuators of the robot manipulator. The output unit provides information about the currently selected mode, in particular during the execution of a control program. The output unit is preferably a light-emitting output unit, which is preferably distributed over the arm of the robot manipulator; In particular, several light strips can be arranged on different links of the robot manipulator, which emit light in a color depending on the currently activated mode.
Weiterhin bevorzugt ist die Bedieneinheit Teil der Ausgabeeinheit, die insbesondere ein berührungsempfindlicher Bildschirm ist. Auf diesem berührempfindlichen Bildschirm, auch genannt "Touchscreen", werden insbesondere Auswahloptionen über die verschiedenen Modi angezeigt. Bevorzugt durch eine Berührung einer entsprechenden Auswahloption, die einem jeweiligen Modus zugeordnet ist, wird in diesem Fall von einem Anwender ein jeweiliger Modus ausgewählt. The operating unit is also preferably part of the output unit, which is in particular a touch-sensitive screen. On this touch-sensitive screen, also known as the "touchscreen", in particular selection options for the various modes are displayed. In this case, a user selects a respective mode, preferably by touching a corresponding selection option that is assigned to a respective mode.
Alternativ bevorzugt ist die Bedieneinheit ein Spracherfassungssystem, sodass durch Spracheingaben eine entsprechende Eingabe von einem Anwender vorgenommen werden kann. Alternativ dazu können auch die entsprechende Ausführungsformen der Bedieneinheit miteinander kombiniert werden, sodass der oben genannte Touchscreen durch eine entsprechende Spracheingabe angesteuert werden kann. Weitere Ausführungsformen für die Bedieneinheit sind möglich. Wesentlich für die Bedieneinheit ist, dass der Anwender eine Eingabe bezüglich eines gewünschten Modus vornehmen kann, mit dem der Robotermanipulator seine Steuerprogramme ausführt. Alternatively, the operating unit is preferably a voice detection system, so that a user can make a corresponding input by means of voice inputs. As an alternative to this, the corresponding embodiments of the operating unit can also be combined with one another so that the above-mentioned touchscreen can be controlled by a corresponding voice input. Other embodiments for the control unit are possible. It is essential for the operating unit that the user can make an input with regard to a desired mode with which the robot manipulator executes its control programs.
Der jeweilige Modus ist dabei als eine Grundeinstellung und als eine Metakonfiguration des Robotermanipulators zu verstehen, die als Paradigma für die Ausführung eines Steuerprogramms dient. Ein solches Paradigma bestimmt die Art der Ausführung aller Steuerprogramme dahingehend, wie der Robotermanipulator verwendet werden soll - insbesondere, ob eine Aufgabe möglichst energiearm ausgeführt werden soll, möglichst schnell ausgeführt werden soll, möglichst mit geringen Geräuschentwicklung verbunden sein soll, oder ob die Lebensdauer des Robotermanipulators im Vordergrund steht, sodass insbesondere die Ausführungszeit einer Aufgabe nachrangig ist und bevorzugt die Schonung der Komponenten des Robotermanipulators im Vordergrund steht. Weiterhin bevorzugt kann eine Kostenfunktion verwendet werden, die manche oder alle der genannten Kriterien, nach denen der Ablauf eines Steuerprogramms optimiert werden soll, kombiniert. Bevorzugt wird eine solche Kostenfunktion aus einer gewichteten Summe der Quadrate von ausgewählten Kriterien gebildet. Beispielsweise wird das Quadrat der Ausführungszeit zum Quadrat der Geräuschentwicklung addiert, wobei die Summe daraus die Kostenfunktion ergibt, die von der Steuereinheit zu minimieren ist, um entsprechend das eine oder die mehreren Steuerprogramme durch Parametrierung zu optimieren. The respective mode is to be understood as a basic setting and as a metaconfiguration of the robot manipulator, which serves as a paradigm for the execution of a control program. Such a paradigm determines the type of execution of all control programs in terms of how the robot manipulator should be used - in particular whether a task should be carried out with as little energy as possible, carried out as quickly as possible, with as little noise as possible, or whether the service life of the robot manipulator should be is in the foreground, so that in particular the execution time of a task is of secondary importance and the protection of the components of the robot manipulator is preferred. Furthermore, a cost function can preferably be used which combines some or all of the criteria mentioned according to which the sequence of a control program is to be optimized. Such a cost function is preferably formed from a weighted sum of the squares of selected criteria. For example, the square becomes the Execution time is added to the square of the noise development, the sum of which results in the cost function that is to be minimized by the control unit in order to optimize the one or more control programs accordingly by means of parameterization.
Dass jedes aktuell und zukünftig auszuführende der Steuerprogramme gemäß dem ausgewählten Modus parametriert werden, heißt nicht notwendigerweise, dass all diese Steuerprogramme instantan nach Auswahl des Modus durch den Anwender parametriert werden, obgleich dies eine mögliche Variante der Ausführung ist. Da die Schnittstelle der Steuereinheit zum Bereitstellen von einem oder mehreren Steuerprogrammen unter anderem neben einer Netzwerkschnittstelle auch eine Speichereinheit mit einer sehr großen Vielzahl von abgespeicherten Steuerprogrammen sein kann, werden insbesondere zumindest die für eine Ausführung geplanten oder infrage kommenden Steuerprogramme zunächst durch den entsprechenden Modus parametriert. Während je nach erforderlichen Modifikationen und Einstellungen bei der Ausführung eines aktuellen auszuführenden Steuerprogramms einerseits die Parametrierung während der Ausführung des Steuerprogramms selbst erfolgen kann, oder aber es andererseits notwendig sein kann, ein auszuführendes Steuerprogramm vor einer Ausführung vollständig zu parametrieren, müssen insbesondere auch im zweiten Fall nicht a priori sämtliche der Steuerprogramme durch die Steuereinheit parametriert werden, sondern werden bei Bedarf vor ihrer Ausführung entsprechend parametriert. Dies ist jedoch nur eine Möglichkeit einer technisch machbaren Umsetzung, die Funktion der Auswahl eines bestimmten Modus als Metakonfiguration und Paradigma für die Ausführung von Steuerprogrammen gemäß den Vorstellungen des Anwenders bleibt dadurch erhalten. The fact that each of the control programs to be executed currently and in the future are parameterized according to the selected mode does not necessarily mean that all these control programs are parameterized instantaneously after the user has selected the mode, although this is a possible variant of the execution. Since the interface of the control unit for providing one or more control programs can be, among other things, a network interface and a storage unit with a very large number of stored control programs, at least the control programs planned or eligible for execution are first parameterized using the appropriate mode. While, depending on the modifications and settings required when executing a current control program to be executed, on the one hand, the parameterization can take place during the execution of the control program itself, or, on the other hand, it may be necessary to completely parameterize a control program to be executed before execution not all of the control programs are parameterized a priori by the control unit, but are parameterized accordingly before they are executed if necessary. However, this is only one possibility of a technically feasible implementation, the function of selecting a certain mode as a metaconfiguration and paradigm for the execution of control programs according to the user's ideas is retained.
Die Parametrierung eines jeweiligen Steuerprogramms erfolgt dabei bevorzugt durch nichtlineare Optimierung, durch Anwendung von Tabellen, durch Anwendung von weiteren heuristisch ermittelten Funktionen, durch vordefinierte Funktionen und Zusammenhänge, sowie durch Einstellung bestimmter Grenzwerte in einem Regler der Steuereinheit, insbesondere Grenzwerte im elektrischen Strom, Drehmoment, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Ableitung der Beschleunigung, etc.. The parameterization of a respective control program is preferably carried out through non-linear optimization, through the use of tables, through the application of further heuristically determined functions, through predefined functions and relationships, as well as through setting certain limit values in a controller of the control unit, in particular limit values in the electrical current, torque, Speed, acceleration, derivative of acceleration, etc ..
Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu ausgeführt, sämtliche Steuerprogramme abhängig von dem aktuell ausgewählten Modus unmittelbar nach Auswahl des jeweiligen Modus zu parametrieren. Eine Änderung der Parametrierung der Steuerprogramme ergibt sich demnach insbesondere erst dann, wenn ein neuer Modus vom Anwender an der Bedieneinheit ausgewählt wird. Die intuitiv mögliche Auswahl aus den vorgegebenen Modi sowie die leichte Verständlichkeit der Modi erlauben es einem Anwender vorteilhaft, sehr einfach seine Ziele bezüglich des Umgangs mit der Maschine "Robotermanipulator" bei der Ausführung von Steuerprogrammen zur Erfüllung von Aufgaben generell zu berücksichtigen, ohne dabei jedes einzelne der Steuerprogramme einzelnen neu einstellen zu müssen. The control unit is preferably designed to parameterize all control programs as a function of the currently selected mode immediately after the respective mode has been selected. A change in the parameterization of the control programs therefore only occurs when a new mode is selected by the user on the operating unit. The intuitively possible selection from the predefined modes and the easy comprehensibility of the modes advantageously allow a user to take into account his goals with regard to dealing with the machine "robot manipulator" when executing control programs for the fulfillment of tasks in general, without doing each one individually having to reset the individual control programs.
Es ist daher eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass durch die Definition der Modi das grundsätzliche Verhalten des Robotermanipulators aus einer für den Anwender semantisch leicht verständlichen Kategorie in eine technische Grundeinstellung für den Roboter umgewandelt wird, und für sämtliche Steuerprogramme bis zur Eingabe eines neuen Modus der aktuell aktivierte Modus für alle Steuerprogramme angewendet wird. It is therefore an advantageous effect of the invention that, through the definition of the modes, the basic behavior of the robot manipulator is converted from a semantically easy-to-understand category for the user into a basic technical setting for the robot, and for all control programs until a new mode is entered currently activated mode is used for all control programs.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Bedieneinheit zum Erfassen einer weiteren Eingabe des Anwenders bezüglich einer Definition der Kostenfunktion sowie zum Übermitteln der weiteren Eingabe an die Steuereinheit ausgeführt, wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, gemäß der weiteren Eingabe eine Struktur der Kostenfunktion und/oder Wichtungsfaktoren einer Kostenfunktion, die aus einer gewichteten Summe basierend auf mindestens zwei der Variablen gebildet ist, zu ermitteln. According to an advantageous embodiment, the operating unit is designed to record a further input by the user with regard to a definition of the cost function and to transmit the further input to the control unit, the control unit being designed to create a structure of the cost function and / or weighting factors according to the further input To determine cost function, which is formed from a weighted sum based on at least two of the variables.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Schnittstelle eine Speichereinheit der Steuereinheit, wobei die Speichereinheit dazu ausgeführt ist, ein Steuerprogramm abzuspeichern und bei Bedarf zu laden und zur Ausführung auf der Steuereinheit bereitzustellen. Vorteilhaft können alle auf der Speichereinheit gespeicherten Steuerprogramme mit dem entsprechenden Modus parametriert werden und bei Bedarf im richtigen Modus ausgeführt werden. According to a further advantageous embodiment, the interface is a memory unit of the control unit, the memory unit being designed to store a control program and, if necessary, to load it and make it available for execution on the control unit. Advantageously, all of the control programs stored on the storage unit can be parameterized with the appropriate mode and, if necessary, executed in the correct mode.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Ausgabeeinheit eine visuelle Ausgabeeinheit und die Ausgabe erfolgt abhängig von dem Modus durch zumindest eines aus: According to a further advantageous embodiment, the output unit is a visual output unit and the output takes place depending on the mode by at least one of:
- einer bestimmten Farbe, - a certain color,
- einem bestimmten Symbol, - a specific symbol,
- einer bestimmten Textausgabe auf der Ausgabeeinheit. - a specific text output on the output unit.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Ausgabeeinheit eine am Robotermanipulator angeordnete Leuchteinheit, die dazu ausgeführt ist, Licht in verschiedenen Farben zu emittieren. Die aktuelle Farbe wird insbesondere danach ausgewählt, welcher Modus zuletzt vom Anwender an der Bedieneinheit ausgewählt wurde und daher für die Parametrierung der Steuerprogramme anzuwenden ist. According to a further advantageous embodiment, the output unit is a light unit arranged on the robot manipulator, which is designed to illuminate light to emit different colors. The current color is selected in particular according to which mode was last selected by the user on the operating unit and is therefore to be used for the parameterization of the control programs.
Vorteilhaft wird dem Anwender ein sehr intuitives Signal übermittelt, welcher Modus aktuell am Robotermanipulator aktiv ist und für die Ausführung der Steuerprogramme verwendet wird. A very intuitive signal is advantageously transmitted to the user as to which mode is currently active on the robot manipulator and which is used for executing the control programs.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind das oder die Steuerprogramme durch manuelles Führen des Robotermanipulators erzeugt, wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, jedes aktuell und zukünftig auszuführende der Steuerprogramme durch nichtlineare Optimierung gemäß dem ausgewählten Modus zu optimieren und entsprechend zu parametrieren. Hierbei können bekannte Verfahren der nichtlinearen Optimierung, insbesondere gradientenbasierte Verfahren, quadratische Optimierung und dabei wiederum Methoden des sogenannten "line-search" wie die Methode des goldenen Schnitts verwendet werden, um iterativ ein lokales und insbesondere möglichst auch globales Optimum für die jeweilige Kategorie zu ermitteln. According to a further advantageous embodiment, the control program (s) are generated by manually guiding the robot manipulator, the control unit being designed to optimize each of the control programs currently and in the future by non-linear optimization according to the selected mode and to parameterize them accordingly. Known methods of non-linear optimization, in particular gradient-based methods, quadratic optimization and, in turn, methods of so-called "line search" such as the golden section method, can be used to iteratively determine a local and, in particular, if possible global optimum for the respective category .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgeführt, jedes der Steuerprogramme unabhängig von ihrer geplanten Ausführung unmittelbar nach Auswahl des gewünschten Modus durch den Anwender entsprechend zu parametrieren und eine jeweilige entsprechend parametrierte Version der Steuerprogramme abzuspeichern. Vorteilhaft steht damit für die spontane Anwendung eines Steuerprogramms die entsprechende parametrierte Version eines Steuerprogramms bei Auswahl eines beliebigen Modus unmittelbar zur Verfügung. According to a further advantageous embodiment, the control unit is designed to parameterize each of the control programs accordingly, regardless of their planned execution, immediately after the desired mode has been selected by the user, and to store a respective correspondingly parameterized version of the control programs. The corresponding parameterized version of a control program is advantageously immediately available for the spontaneous use of a control program when any mode is selected.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgeführt, das jeweils aktuell ausgeführte Steuerprogramm während seiner Laufzeit gemäß dem ausgewählten Modus zu parametrieren. Vorteilhaft spart dies Rechenaufwand, da nicht jedes der abgespeicherten Steuerprogramme abhängig vom aktuell ausgewählten Modus entsprechend sofort nach dem Erfolgen der Auswahl eines Modus durch den Anwender parametriert werden muss. According to a further advantageous embodiment, the control unit is designed to parameterize the currently executed control program during its runtime in accordance with the selected mode. This advantageously saves computational effort, since not each of the stored control programs, depending on the currently selected mode, has to be parameterized by the user immediately after the selection of a mode has been made.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit zum Anpassen zumindest eines der folgenden Parameter zum parametrieren eines Steuerprogramms ausgeführt: According to a further advantageous embodiment, the control unit is designed to adapt at least one of the following parameters for parameterizing a control program:
- ein maximales Moment für Aktuatoren des Robotermanipulators, - a maximum moment for actuators of the robot manipulator,
- eine maximale Geschwindigkeit der Bewegung des Robotermanipulators, - eine künstliche Dämpfung für die Bewegung des Robotermanipulators, - a maximum speed of movement of the robot manipulator, - an artificial damping for the movement of the robot manipulator,
- eine künstliche Federkonstante für die Bewegung des Robotermanipulators, - an artificial spring constant for the movement of the robot manipulator,
- sämtliche Parameter einer Impedanzregelung des Robotermanipulators, - all parameters of an impedance control of the robot manipulator,
- eine maximale Beschleunigung der Bewegung des Robotermanipulators, - a maximum acceleration of the movement of the robot manipulator,
- eine Pose des Robotermanipulators, - a pose of the robot manipulator,
- im Falle eines redundanten Robotermanipulators mit zueinander redundanten Freiheitsgraden: Pose und/oder Bewegung von Gliedern des Robotermanipulators in ihrem Nullraum, - in the case of a redundant robot manipulator with mutually redundant degrees of freedom: pose and / or movement of limbs of the robot manipulator in their null space,
- eine maximale elektrische Stromstärke bei der Ausführung des aktuell auszuführenden Steuerprogramms, - a maximum electrical current intensity when executing the control program currently to be executed,
- ein Spektrum bezüglich der Frequenzen, die bei der Ansteuerung von Aktuatoren des Robotermanipulators bei der Ausführung des aktuell auszuführenden Steuerprogramms auftreten. - A spectrum with regard to the frequencies that occur when activating actuators of the robot manipulator when executing the control program currently to be executed.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgeführt, bei der Ausführung des Steuerprogramms eine Gütefunktion zu ermitteln, wobei die Gütefunktion das bei der Ausführung des jeweiligen Steuerprogramms tatsächlich auftretende Kriterium eines jeweiligen Modus umfasst, wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, eine heuristische Funktion basierend auf der Gütefunktion zu ermitteln und eine Parametrierung eines später auszuführenden Steuerprogramms auf Basis der heuristischen Funktion anzupassen. Vorteilhaft erlaubt es diese Ausführungsform, bei einer wiederholten Ausführung eines Steuerprogramms oder einer Ausführung eines weiteren Steuerprogramms aus der ersten Ausführung Funktionen und Zusammenhänge zu lernen und die Parametrierung für einen bestimmten Modus entsprechend anzupassen, sodass das Optimierungsziel eines Modus bei weiteren Ausführungen noch besser erreicht wird. According to a further advantageous embodiment, the control unit is designed to determine a quality function when executing the control program, the quality function including the criterion of a respective mode that actually occurs during the execution of the respective control program, the control unit being designed to be based on a heuristic function to determine on the quality function and to adapt a parameterization of a control program to be executed later on the basis of the heuristic function. This embodiment advantageously allows functions and relationships to be learned from the first execution during repeated execution of a control program or execution of a further control program and the parameterization for a specific mode to be adapted accordingly, so that the optimization goal of a mode is even better achieved in further executions.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Robotermanipulators, aufweisend die Schritte: Another aspect of the invention relates to a method for controlling a robot manipulator, comprising the steps:
- Bereitstellen eines oder mehrerer Steuerprogramme an einer Schnittstelle einer mit dem Robotermanipulator verbundenen Steuereinheit, - Provision of one or more control programs at an interface of a control unit connected to the robot manipulator,
- Ausgeben einer Vielzahl von Modi an einer mit der Steuereinheit verbundenen Bedieneinheit, - Output of a variety of modes on a control unit connected to the control unit,
- Erfassen einer Eingabe eines Anwenders bezüglich einer Auswahl eines der Modi und Übermitteln der Eingabe an die Steuereinheit, - Parametrieren jedes aktuell und zukünftig auszuführenden der Steuerprogramme auf Basis der erfassten Eingabe gemäß dem ausgewählten Modus durch die Steuereinheit, und - Detecting an input by a user with regard to a selection of one of the modes and transmitting the input to the control unit, Parameterization of each of the control programs currently and in the future to be executed on the basis of the input recorded in accordance with the selected mode by the control unit, and
- Ansteuern einer Ausgabeeinheit durch die Steuereinheit abhängig von dem Modus, gemäß dem ein aktuell ausgeführtes Steuerprogramm parametriert ist, zum Ausgeben einer entsprechenden Ausgabe während der Ausführung des jeweiligen Steuerprogramms, wobei ein jeweiliger Modus der Minimierung zumindest eines der folgenden Kriterien bezüglich der Ausführung des jeweiligen Steuerprogramms dient: Zeit, Energie, Verschleiß, Geräusche, Kostenfunktion, wobei die Struktur der Kostenfunktion vorgegeben ist und die Kostenfunktion zumindest eine oder eine Kombination der folgenden Variablen aufweist: Zeit, Energie, Verschleiß, Geräusche. - Control of an output unit by the control unit depending on the mode according to which a currently executed control program is parameterized, for outputting a corresponding output during the execution of the respective control program, a respective mode of minimization at least one of the following criteria with regard to the execution of the respective control program serves: time, energy, wear and tear, noise, cost function, the structure of the cost function being specified and the cost function having at least one or a combination of the following variables: time, energy, wear and tear, noise.
Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Robotersystem vorstehend gemachten Ausführungen. Advantages and preferred developments of the proposed method result from an analogous and analogous transfer of the statements made above in connection with the proposed robot system.
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. Further advantages, features and details emerge from the following description, in which at least one exemplary embodiment is described in detail - possibly with reference to the drawing. Identical, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference symbols.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 ein Robotersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und 1 shows a robot system according to an exemplary embodiment of the invention, and
Fig. 2 ein Verfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 shows a method according to a further exemplary embodiment of the invention.
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. The representations in the figures are schematic and not to scale.
Fig. 1 zeigt ein Robotersystem 1 mit einem Robotermanipulator 3, mit einer am Robotermanipulator 3 angeordneten Steuereinheit 5, und mit einer jeweils mit der Steuereinheit 5 verbundenen Bedieneinheit 7 und Ausgabeeinheit 9. Die Bedieneinheit 7 ist ein mit der Steuereinheit 5 verbundener Laptop. Am Laptop werden eine Vielzahl von möglichen Modi angezeigt. Der Laptop erfasst eine Maus-Eingabe eines Anwenders bezüglich einer Auswahl eines der Modi und übermittelt die Eingabe an die Steuereinheit 5. Die Steuereinheit 5 weist einen Speicher zum Bereitstellen von mehreren Steuerprogrammen auf und parametriert gemäß der erfassten Eingabe, das heißt gemäß dem gewünschten Modus jedes der Steuerprogramme, das zur Ausführung ansteht. Nur wenn fertig parametriert, Steuer auf Initiierung der Ausführung des jeweiligen Steuerprogramms die Steuereinheit 5 die Aktuatoren des Robotermanipulators entsprechend dem jeweiligen parametrierten Steuerprogramm an. Der jeweilige zuletzt ausgewählte Modus gilt dann für die Ausführung aller weiterer Steuerprogramme, solange kein anderer Modus ausgewählt wird. Die Modi dienen der Minimierung jeweils der folgenden Kriterien bezüglich der Ausführung des jeweiligen Steuerprogramms: Zeit, Energie, Verschleiß, Geräusche, Kostenfunktion. Die Kostenfunktion ist eine Summe der Quadrate aus Zeit und Energie. Eine Ausgabeeinheit 9 gibt abhängig von dem ausgewählten Modus verschiedene Farben aus. Die Ausgabeeinheit 9 weist dabei farbige LED-Ringe an den Gliedern des Robotermanipulators 1 auf. 1 shows a robot system 1 with a robot manipulator 3, with a control unit 5 arranged on the robot manipulator 3, and with an operating unit 7 and output unit 9 connected to the control unit 5. The operating unit 7 is a laptop connected to the control unit 5. A variety of possible modes are displayed on the laptop. The laptop detects a mouse input by a user with regard to a selection of one of the modes and transmits the input to the control unit 5. The control unit 5 has a memory for providing several Control programs and parameterized according to the recorded input, that is, according to the desired mode of each of the control programs that are due for execution. Only when completely parameterized, control unit 5 to initiate the execution of the respective control program to control the actuators of the robot manipulator in accordance with the respective parameterized control program. The respective last selected mode then applies to the execution of all further control programs as long as no other mode is selected. The modes serve to minimize the following criteria with regard to the execution of the respective control program: time, energy, wear, noise, cost function. The cost function is a sum of the squares of time and energy. An output unit 9 outputs different colors depending on the selected mode. The output unit 9 has colored LED rings on the links of the robot manipulator 1.
Fig. 2 zeigt ein Verfahren zum Ansteuern eines Robotermanipulators 3, aufweisend die Schritte: Fig. 2 shows a method for controlling a robot manipulator 3, comprising the steps:
- Bereitstellen S1 eines oder mehrerer Steuerprogramme an einer Schnittstelle einer mit dem Robotermanipulator 3 verbundenen Steuereinheit 5, - Provision S1 of one or more control programs at an interface of a control unit 5 connected to the robot manipulator 3,
- Ausgeben S2 einer Vielzahl von Modi an einer mit der Steuereinheit 5 verbundenen Bedieneinheit 7, Output S2 of a large number of modes on an operating unit 7 connected to the control unit 5,
- Erfassen S3 einer Eingabe eines Anwenders bezüglich einer Auswahl eines der Modi und Übermitteln der Eingabe an die Steuereinheit 5, - Acquisition S3 of an input by a user with regard to a selection of one of the modes and transmission of the input to the control unit 5,
- Parametrieren S4 jedes aktuell und zukünftig auszuführende der Steuerprogramme auf Basis der erfassten Eingabe gemäß dem ausgewählten Modus durch die Steuereinheit 5, und Parameterization S4 of each of the control programs currently and in the future to be executed on the basis of the recorded input in accordance with the selected mode by the control unit 5, and
- Ansteuern S5 einer Ausgabeeinheit 9 abhängig von dem Modus, gemäß dem ein aktuell ausgeführtes Steuerprogramm parametriert ist, zum Ausgeben einer entsprechenden Ausgabe während der Ausführung des jeweiligen Steuerprogramms anzusteuern, wobei ein jeweiliger Modus der Minimierung der folgenden Kriterien bezüglich der Ausführung des jeweiligen Steuerprogramms dient: Zeit, Energie, Verschleiß, Geräusche, Kostenfunktion. Die Kostenfunktion gibt dabei die Summe der Beträge aus: Verschleiß und Geräusche wieder. Control S5 of an output unit 9 depending on the mode according to which a currently executed control program is parameterized to control the output of a corresponding output during the execution of the respective control program, a respective mode serving to minimize the following criteria with regard to the execution of the respective control program: Time, energy, wear and tear, noise, cost function. The cost function outputs the sum of the amounts: wear and tear and noise.
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. Although the invention has been illustrated and explained in more detail by preferred exemplary embodiments, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention. It is therefore clear that there is a multitude of possible variations. It is also clear that cited by way of example Embodiments really only represent examples, which are not to be construed in any way as a limitation, for example, of the scope, the possible applications or the configuration of the invention. Rather, the preceding description and the description of the figures enable the person skilled in the art to actually implement the exemplary embodiments, whereby the person skilled in the art, knowing the disclosed inventive concept, can make various changes, for example with regard to the function or the arrangement of individual elements mentioned in an exemplary embodiment, without leaving the scope of protection which is defined by the claims and their legal equivalents, such as further explanations in the description.
Bezugszeichenliste 1 Robotersystem REFERENCE SIGNS LIST 1 Robot system
3 Robotermanipulator 5 Steuereinheit 3 robot manipulator 5 control unit
7 Bedieneinheit 7 control unit
9 Ausgabeeinheit 9 output unit
51 Bereitstellen 51 Deploy
52 Ausgeben 52 Output
53 Erfassen 53 Capture
54 Parametrieren S5 Ansteuern 54 Parameterize S5 control

Claims

Patentansprüche Claims
1. Robotersystem (1), aufweisend einen Robotermanipulator (3), eine mit dem Robotermanipulator (3) verbundene Steuereinheit (5), und eine jeweils mit der1. Robot system (1), comprising a robot manipulator (3), a control unit (5) connected to the robot manipulator (3), and one in each case with the
Steuereinheit (5) verbundene Bedieneinheit (7) und Ausgabeeinheit (9), wobei die Bedieneinheit (7) zum Ausgeben einer Vielzahl von Modi und zum Erfassen einer Eingabe eines Anwenders bezüglich einer Auswahl eines der Modi sowie zum Übermitteln der Eingabe an die Steuereinheit (5) ausgeführt ist, wobei die Steuereinheit (5) eine Schnittstelle zum Bereitstellen von einem oder mehrerenControl unit (5) connected operating unit (7) and output unit (9), the operating unit (7) for outputting a plurality of modes and for detecting an input of a user with regard to a selection of one of the modes as well as for transmitting the input to the control unit (5 ) is executed, the control unit (5) having an interface for providing one or more
Steuerprogrammen aufweist und dazu ausgeführt ist, auf Basis der erfassten Eingabe jedes aktuell und zukünftig auszuführende der Steuerprogramme gemäß dem ausgewählten Modus zu Parametrieren und entsprechend parametriert durch Ansteuern des Robotermanipulators (1) auszuführen, und die Ausgabeeinheit (9) abhängig von dem ausgewählten Modus zum Ausgeben einer entsprechendenHas control programs and is designed to parameterize each current and future control programs to be executed in accordance with the selected mode on the basis of the recorded input and to execute them accordingly parameterized by controlling the robot manipulator (1), and the output unit (9) for output depending on the selected mode a corresponding
Ausgabe während der Ausführung des jeweiligen Steuerprogramms anzusteuern, wobei ein jeweiliger Modus der Minimierung zumindest eines der folgenden Kriterien bezüglich der Ausführung des jeweiligen Steuerprogramms dient: Zeit, Energie, Verschleiß, Geräusche, Kostenfunktion, wobei die Struktur der Kostenfunktion vorgegeben ist und die Kostenfunktion zumindest eine oder eine Kombination der folgenden Variablen aufweist: Zeit, Energie, Verschleiß, Geräusche. Control output during the execution of the respective control program, with a respective mode of minimizing at least one of the following criteria with regard to the execution of the respective control program is used: time, energy, wear and tear, noise, cost function, the structure of the cost function being specified and the cost function at least one or a combination of the following variables: time, energy, wear and tear, noise.
2. Robotersystem (1) nach Anspruch 1 , wobei die Bedieneinheit (7) zum Erfassen einer weiteren Eingabe des Anwenders bezüglich einer Definition der Kostenfunktion sowie zum Übermitteln der weiteren2. Robot system (1) according to claim 1, wherein the operating unit (7) for detecting a further input of the user with regard to a definition of the cost function and for transmitting the further
Eingabe an die Steuereinheit (5) ausgeführt ist, wobei die Steuereinheit (5) dazu ausgeführt ist, gemäß der weiteren Eingabe eine Struktur der Kostenfunktion und/oder Wichtungsfaktoren einer Kostenfunktion, die aus einer gewichteten Summe basierend auf mindestens zwei der Variablen gebildet ist, zu ermitteln. Input to the control unit (5) is executed, the control unit (5) being designed to assign, according to the further input, a structure of the cost function and / or weighting factors to a cost function that is formed from a weighted sum based on at least two of the variables determine.
3. Robotersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgabeeinheit (9) eine visuelle Ausgabeeinheit (9) ist und die Ausgabe abhängig von dem Modus durch zumindest eines aus: 3. Robot system (1) according to one of the preceding claims, wherein the output unit (9) is a visual output unit (9) and the output depending on the mode by at least one of:
- einer bestimmten Farbe, - einem bestimmten Symbol, - a certain color, - a certain symbol,
- einer bestimmten Textausgabe auf der Ausgabeeinheit (9), erfolgt. - A specific text output on the output unit (9) takes place.
Robotersystem (1) nach Anspruch 3, wobei die Ausgabeeinheit (9) eine am Robotermanipulator (3) angeordnete Leuchteinheit ist, die dazu ausgeführt ist, Licht in einer aus mehreren verschiedenen möglichen Farben zu emittieren. Robot system (1) according to claim 3, wherein the output unit (9) is a light unit which is arranged on the robot manipulator (3) and is designed to emit light in one of several different possible colors.
Robotersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das oder die Steuerprogramme durch manuelles Führen des Robotermanipulators (3) erzeugt sind, wobei die Steuereinheit (5) dazu ausgeführt ist, jedes aktuell und zukünftig auszuführende der Steuerprogramme durch nichtlineare Optimierung gemäß dem ausgewählten Modus zu optimieren und entsprechend zu Parametrieren. Robot system (1) according to one of the preceding claims, wherein the control program or programs are generated by manually guiding the robot manipulator (3), the control unit (5) being designed to process each of the control programs currently and in the future by non-linear optimization in accordance with the selected mode to optimize and to parameterize accordingly.
Robotersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuereinheit (5) dazu ausgeführt ist, jedes der Steuerprogramme unabhängig von ihrer geplanten Ausführung unmittelbar nach Auswahl des gewünschten Modus durch den Anwender entsprechend zu parametrieren und eine jeweilige entsprechend parametrierte Version der Steuerprogramme abzuspeichern. Robot system (1) according to one of Claims 1 to 5, the control unit (5) being designed to parameterize each of the control programs accordingly, regardless of their planned execution, immediately after the desired mode has been selected by the user, and a respective correspondingly parameterized version of the control programs to save.
Robotersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuereinheit (5) dazu ausgeführt ist, das jeweils aktuell auszuführende Steuerprogramm während seiner Laufzeit gemäß dem ausgewählten Modus zu parametrieren. Robot system (1) according to one of Claims 1 to 5, the control unit (5) being designed to parameterize the control program currently to be executed during its runtime in accordance with the selected mode.
Robotersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (5) zum Anpassen zumindest eines der folgenden Parameter zum parametrieren eines Steuerprogramms ausgeführt ist: Robot system (1) according to one of the preceding claims, wherein the control unit (5) is designed to adapt at least one of the following parameters for parameterizing a control program:
- ein maximales Moment für Aktuatoren des Robotermanipulators (3), - a maximum moment for actuators of the robot manipulator (3),
- eine maximale Geschwindigkeit der Bewegung des Robotermanipulators (3),- a maximum speed of movement of the robot manipulator (3),
- eine künstliche Dämpfung für die Bewegung des Robotermanipulators (3),- an artificial damping for the movement of the robot manipulator (3),
- eine künstliche Federkonstante für die Bewegung des Robotermanipulators (3),- an artificial spring constant for the movement of the robot manipulator (3),
- sämtliche Parameter einer Impedanzregelung des Robotermanipulators (3),- all parameters of an impedance control of the robot manipulator (3),
- eine maximale Beschleunigung der Bewegung des Robotermanipulators (3),- a maximum acceleration of the movement of the robot manipulator (3),
- eine Pose des Robotermanipulators (3), - a pose of the robot manipulator (3),
- im Falle eines redundanten Robotermanipulators (3) mit zueinander redundanten Freiheitsgraden: Pose und/oder Bewegung von Gliedern des Robotermanipulators (3) in ihrem Nullraum, - eine maximale elektrische Stromstärke bei der Ausführung des aktuell auszuführenden Steuerprogramms, - in the case of a redundant robot manipulator (3) with mutually redundant degrees of freedom: pose and / or movement of limbs of the robot manipulator (3) in their null space, - a maximum electrical current intensity when executing the control program currently to be executed,
- ein Spektrum bezüglich der Frequenzen, die bei der Ansteuerung von Aktuatoren des Robotermanipulators (3) bei der Ausführung des aktuell auszuführenden Steuerprogramms auftreten. - A spectrum with regard to the frequencies that occur when activating actuators of the robot manipulator (3) when executing the control program currently to be executed.
9. Robotersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (5) dazu ausgeführt ist, bei der Ausführung des Steuerprogramms eine Gütefunktion zu ermitteln, wobei die Gütefunktion das bei der Ausführung des jeweiligen Steuerprogramms tatsächlich auftretende Kriterium eines jeweiligen Modus umfasst, wobei die Steuereinheit (5) dazu ausgeführt ist, eine heuristische Funktion basierend auf der Gütefunktion zu ermitteln und eine Parametrierung eines später auszuführenden Steuerprogramms auf Basis der heuristischen Funktion anzupassen. 9. Robot system (1) according to one of the preceding claims, wherein the control unit (5) is designed to determine a quality function when executing the control program, the quality function comprising the criterion of a respective mode that actually occurs during the execution of the respective control program, wherein the control unit (5) is designed to determine a heuristic function based on the quality function and to adapt a parameterization of a control program to be executed later on the basis of the heuristic function.
10. Verfahren zum Ansteuern eines Robotermanipulators (3), aufweisend die Schritte: 10. A method for controlling a robot manipulator (3), comprising the steps:
- Bereitstellen (S1) eines oder mehrerer Steuerprogramme an einer Schnittstelle einer mit dem Robotermanipulator (3) verbundenen Steuereinheit (5), - Provision (S1) of one or more control programs at an interface of a control unit (5) connected to the robot manipulator (3),
- Ausgeben (S2) einer Vielzahl von Modi an einer mit der Steuereinheit (5) verbundenen Bedieneinheit (7), - Output (S2) of a large number of modes on an operating unit (7) connected to the control unit (5),
- Erfassen (S3) einer Eingabe eines Anwenders bezüglich einer Auswahl eines der Modi und Übermitteln der Eingabe an die Steuereinheit (5), - Detecting (S3) an input by a user relating to a selection of one of the modes and transmitting the input to the control unit (5),
- Parametrieren (S4) jedes aktuell und zukünftig auszuführenden der Steuerprogramme auf Basis der erfassten Eingabe gemäß dem ausgewählten Modus durch die Steuereinheit (5), und - Parameterization (S4) of each of the control programs currently and in the future to be executed on the basis of the recorded input in accordance with the selected mode by the control unit (5), and
- Ansteuern (S5) einer Ausgabeeinheit (9) abhängig von dem Modus, gemäß dem ein aktuell ausgeführtes Steuerprogramm parametriert ist, zum Ausgeben einer entsprechenden Ausgabe während der Ausführung des jeweiligen Steuerprogramms, wobei ein jeweiliger Modus der Minimierung zumindest eines der folgenden Kriterien bezüglich der Ausführung des jeweiligen Steuerprogramms dient: Zeit, Energie, Verschleiß, Geräusche, Kostenfunktion, wobei die Struktur der Kostenfunktion vorgegeben ist und die Kostenfunktion zumindest eine oder eine Kombination der folgenden Variablen aufweist: Zeit, Energie, Verschleiß, Geräusche. - Controlling (S5) an output unit (9) depending on the mode according to which a currently executed control program is parameterized, for outputting a corresponding output during the execution of the respective control program, a respective mode of minimization at least one of the following criteria regarding the execution of the respective control program is used: time, energy, wear and tear, noise, cost function, the structure of the cost function being specified and the cost function having at least one or a combination of the following variables: time, energy, wear and tear, noise.
PCT/EP2020/079557 2019-10-23 2020-10-21 Optimization modes for control programs of a robot manipulator WO2021078765A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019128583.6 2019-10-23
DE102019128583.6A DE102019128583B4 (en) 2019-10-23 2019-10-23 Optimization modes for control programs of a robot manipulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021078765A1 true WO2021078765A1 (en) 2021-04-29

Family

ID=73401472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/079557 WO2021078765A1 (en) 2019-10-23 2020-10-21 Optimization modes for control programs of a robot manipulator

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102019128583B4 (en)
WO (1) WO2021078765A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022107392A1 (en) 2022-03-29 2023-10-05 Gerhard Schubert Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for accelerating a handling machine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011042049A1 (en) * 2009-10-06 2011-04-14 Abb Technology Ab A method for reducing the energy consumption of an industrial robot and an industrial robot system
WO2015183419A1 (en) * 2014-05-28 2015-12-03 Geogle Inc. Robotic devices with ambient indictions of joint status
US20160034613A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Siemens Industry Software Ltd. Method and apparatus for saving energy and reducing cycle time by using optimal robotic joint configurations
US20160052128A1 (en) * 2014-08-20 2016-02-25 Kuka Roboter Gmbh Method Of Programming An Industrial Robot And Industrial Robots

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8700190B2 (en) 2011-08-05 2014-04-15 Mitsubishi Electric Research Labs. Method for generating trajectories for motor controlled actuators
DE102011082800B4 (en) 2011-09-15 2016-04-14 Convergent Information Technologies Gmbh System and method for the automated creation of robot programs
EP2843491A1 (en) 2013-09-03 2015-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Positioning with energy and/or time optimisation
DE102017129665B3 (en) 2017-12-12 2019-01-24 Pilz Gmbh & Co. Kg Collision-free motion planning with closed kinematics
EP3530418A1 (en) 2018-02-21 2019-08-28 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for determining an optimised movement pattern of a robotic device
JP7286272B2 (en) 2018-06-21 2023-06-05 キヤノン株式会社 Information processing device, information processing method and program

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011042049A1 (en) * 2009-10-06 2011-04-14 Abb Technology Ab A method for reducing the energy consumption of an industrial robot and an industrial robot system
WO2015183419A1 (en) * 2014-05-28 2015-12-03 Geogle Inc. Robotic devices with ambient indictions of joint status
US20160034613A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Siemens Industry Software Ltd. Method and apparatus for saving energy and reducing cycle time by using optimal robotic joint configurations
US20160052128A1 (en) * 2014-08-20 2016-02-25 Kuka Roboter Gmbh Method Of Programming An Industrial Robot And Industrial Robots

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PASHKEVICH A P ET AL: "Computer-aided programming of robotic manufacturing cells for laser cutting applications", EMERGING TECHNOLOGIES AND FACTORY AUTOMATION, 2001. PROCEEDINGS. 2001 8TH IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON OCT. 15-18, 2001, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, 15 October 2001 (2001-10-15), pages 603 - 612, XP010589021, ISBN: 978-0-7803-7241-2 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019128583B4 (en) 2022-03-10
DE102019128583A1 (en) 2021-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015004932B4 (en) Simulation device for several robots
EP1330685B1 (en) Testing method and testing device for starting up systems which are controlled by means of a program logic
DE102020113347A1 (en) EXECUTE CONTAINERIZED PROCESSES WITHIN THE LIMITATIONS OF THE AVAILABLE HOST NODES
DE112008000499T5 (en) Method for loading and displaying various process displays on a user interface of an industrial control system
DE10059796A1 (en) Activities processor for processing business data in component based environment, determines life time behavior of activity instance based on parameters of descriptor
EP3189385B1 (en) System for generating sets of control data for robots
DE102017102014B4 (en) Machining robot system in which a machining device for machining is connected to a robot
DE102016013434A1 (en) Sequence control programmer, sequencing program and workstation
DE112014001359T5 (en) Predictive system for deploying enterprise applications
EP2648094B1 (en) Method and system for creating a source code for a computer program for executing and simulating a process
WO2021078765A1 (en) Optimization modes for control programs of a robot manipulator
EP3760390A1 (en) Performance of a predetermined task using at least one robot
DE102014219711A1 (en) Method for power plant simulation
DE102017122119A1 (en) information processor
DE112010005509T5 (en) Robotic system control method and apparatus thereof
DE60114379T2 (en) SYSTEM, VEHICLE AND METHOD FOR THE CONDUCT OF A VEHICLE
EP1862901A1 (en) Input of program commands in imperative programming languages
DE102017010678A1 (en) A method and system for providing an apply pattern command dictionary for inputting at least one robot command
WO2021094101A1 (en) Control and monitoring of a machine arrangement
EP2224301A1 (en) Automation assembly with an industrial automation component and method for managing an industrial automation component
WO2021028545A1 (en) Method for optimizing a modular system for technical functional units of a process engineering plant
DE102008063684A1 (en) Method for describing basic activities for automated, dynamic generation of process-specific workflows in industry, involves producing resulting state of activities during execution of process or treatment steps based on starting condition
DE102019205081A1 (en) Method, device and computer program for operating a deep neural network
DE102022112606B3 (en) Computer-implemented method for calibrating a technical system
DE102017125760A1 (en) Gateway and method for determining machines to be networked at a gateway

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20806937

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20806937

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1