WO2021190947A1 - Method for adjusting a robot arm - Google Patents

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WO2021190947A1
WO2021190947A1 PCT/EP2021/056185 EP2021056185W WO2021190947A1 WO 2021190947 A1 WO2021190947 A1 WO 2021190947A1 EP 2021056185 W EP2021056185 W EP 2021056185W WO 2021190947 A1 WO2021190947 A1 WO 2021190947A1
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structural member
drive
output
robot arm
collision
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PCT/EP2021/056185
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Dietmar Tscharnuter
Karsten MONREAL
Andreas Hagenauer
Jan Bandouch
Andrea STEGARU
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Kuka Deutschland Gmbh
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Publication date
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1692—Calibration of manipulator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • G05B2219/50042—Return to origin, reference point, zero point, homing

Definitions

  • the present invention relates to a method and system for controlling, in particular (for) adjusting, a robot arm which has at least one axis with a structural member, a further structural member mounted thereon and a drive with a motor for moving the further structural member relative to the one structural member, and a computer program product for carrying out the method.
  • Robot arms are adjusted in accordance with in-house practice by moving to, in particular overriding, a predetermined adjustment position with or in their individual axes or joints.
  • a predetermined adjustment position with or in their individual axes or joints.
  • the adjustment position of the two structural members is reached, for example by means of a button or magnetically, it is recognized and a position of the axle or the axle drive in the adjustment position is detected by sensors. This can create an offset between the positions of the axle or axle drive detected by sensors and the actual
  • Positions of the corresponding structural members of the axis are determined relative to one another and taken into account when the robot is operated.
  • a parameter is stored that specifies a search direction for approaching or driving over. If, for example, the axis was last to the left of its adjustment position when the robot arm was (still) adjusted, it will be adjusted to the right accordingly.
  • An object of an embodiment of the present invention is to improve control or adjustment of a robot arm.
  • a robot arm has one or more, in one embodiment at least six, in particular at least seven, axes or joints, in one embodiment rotary axes or joints, each with a one-part or multi-part structural member, which in the present case is without limitation generally referred to as a drive structural member, a one-part or multi-part further structural member mounted thereon, rotatable in one embodiment, which in the present case is referred to as an output structural member without loss of generality, and a drive, the drive having (at least) one Has motor which moves the (respective) output structural member relative to the (respective) drive structural member, in particular rotates, or is set up or used for this purpose.
  • the output structural member (the) at least one axle forms the drive structural member of a subsequent axle.
  • the present invention can be used with particular advantage for such robot arms, in particular because of their kinematics.
  • its output structural member in order to adjust one of the axes, its output structural member is moved by its drive relative to its drive structural member (initially) in a search direction which corresponds to a predetermined travel direction in order to move to a predetermined adjustment position, in one embodiment , this search direction (then) reversed and the output structural member in this reversed search direction or opposite to the specified or initially applied direction of travel is moved in order to approach the specified adjustment position, in particular to drive over it,
  • the output structural member of an axis is moved by its drive relative to its drive structural member in the search direction, while one or more, in one embodiment all of the other axes of the robot arm stand still, in particular axes of the robot arm can be consecutively as described here adjusted.
  • the accuracy of the adjustment can be improved in one embodiment.
  • the output structural members of at least two axes of the robot arm are moved by their drives relative to their respective drive structural member simultaneously in the search directions; in particular, two or more axes of the robot arm can be adjusted in parallel as described here.
  • the adjustment can be accelerated in one embodiment.
  • the output structural member is moved relative to the drive structural member in the search direction at a reduced maximum speed (the search speed) compared to an automatic operation of the robot arm.
  • the search speed can preferably be less than 50%, preferably less than 10%, in particular less than 5%, of the maximum speed.
  • the accuracy of the adjustment can be improved and / or the effect of a collision when (attempted) approaching or overriding the adjustment position can be reduced.
  • the (predetermined) direction of travel is or is predetermined on the basis of a parameter stored in one embodiment when the robot arm was switched off for the last time.
  • the parameter indicates or depends on whether the axis or the output structural member is, in particular last, in a direction of movement along the axis, in particular a direction of rotation around the (rotational) axis, before or after the adjustment position and accordingly the specified direction of travel corresponds to this direction of movement (if the axis or the output structural member was still before the adjustment position) or is opposite to this (if the axis or the output structural member was already after the adjustment position).
  • the predefined adjustment position is approached or passed over, in one embodiment contactless, in particular magnetically and / or electrically, in one embodiment by means of at least one Hall sensor, or mechanically, in particular with the help of at least one pushbutton, which in an embodiment in the adjustment position engages in a notch, recorded and the robot arm adjusted on the basis of this detection.
  • a predetermined pre-adjustment position is first approached on the basis of this acquisition, in particular by moving a predetermined path and / or against the search direction during acquisition or against the search direction used or present during acquisition, and then the predetermined adjustment position from this pre-adjustment position (again, especially in this search direction) approached, overrun in one execution.
  • the accuracy of the adjustment can be improved in one embodiment.
  • an offset between an actual position of the output structural member relative to the drive structural member and a position of the output structural member and / or drive detected by sensors, in particular with the aid of a joint sensor, is determined and, in one embodiment, during subsequent operation , in particular control and / or automatic operation, the robot arm taken into account.
  • An offset can in particular also be taken into account in that the position detected by the sensors is zeroed in the adjustment position or, accordingly, an offset is (then) equal to zero.
  • the robot arm is stopped and / or an error message is output if, while moving against the specified direction of travel or in the reverse search direction, in particular by means of a method described here and / or again, there is a collision of the output structural member with a drive structural member-side end stop is detected and / or if a collision of the drive structural member with an output structural member-side end stop is detected during movement against the specified direction of travel or in the reverse search direction, in particular by means of a method described here and / or again and / or if a collision of the robot arm with itself or its surroundings is detected while moving against the specified travel direction or in the reverse search direction, in particular by means of a method described here and / or again.
  • Another aspect of the present invention relates generally to detecting a collision of the output structural member with an end stop on the drive structural member side or of the drive structural member with an end stop on the output structural member side or of the robot arm with itself or its surroundings.
  • this further aspect of the present invention relates to a method for, in particular manual or automated, control of a robot arm that is currently not, in particular no longer, adjusted or currently to be adjusted, in one embodiment during or at, in particular, a new one , Adjusting the robot arm.
  • a collision can advantageously, in particular reliably, simply, quickly and / or redundantly, in particular diversely, be detected. If a collision is or has been detected, in one embodiment, as described here, a search direction is reversed during adjustment. Another reaction can be triggered in the same way. In one embodiment, a reaction is triggered, in one embodiment an alarm signal is output and / or the robot arm is stopped and / or, in particular beforehand, moved into a safe pose and / or, in particular, its speed and / or drive power is reduced, if, in particular as soon as a collision is or has been detected.
  • the torque between the output structural member and the drive is detected in one embodiment with the aid of a joint torque sensor, which in one embodiment is arranged on the output side of the motor, in one embodiment (also) on the output side of a gearbox or between the gearbox and the output structural member.
  • a torque between the output structural member and the drive generally changes when the output structural member is moved, in particular due to a changing center of gravity of the output structural member.
  • the torque changes (significantly) quickly, in particular a kind of kink in the torque curve over time or the joint torque sensor signal can arise.
  • a collision can be detected particularly advantageously, in particular reliably and / or (particularly) quickly.
  • a collision is detected if a change in torque over time or a quantitative measure thereof, in particular in terms of amount, exceeds a predetermined limit value or the torque between the output structural member and the drive changes faster than the maximum permitted or limit value . intended.
  • a collision can be detected particularly advantageously, in particular reliably, simply and / or (particularly) quickly.
  • the motor continues to push against the mechanical resistance even after the collision.
  • This increases the motor torque or the motor current.
  • a collision can occur on the basis of the engine torque or current advantageously, in particular reliably and / or additionally, in particular redundantly, are recorded.
  • a (permitted or permissible or customary or used) window around the motor torque, filtered in one embodiment, in particular high-pass filtered, or the motor current filtered in one embodiment, in particular high-pass filtered, is specified in a Execution during operation of the robot arm, in particular by machine, learned, and in a subsequent control, in particular adjustment according to the invention, in one embodiment, when the window, which is enlarged by a predetermined factor, is exceeded by the, in one embodiment (high-pass), filtered,
  • Motor torque or the, in one version (high-pass) filtered, motor current around a collision is detected, the predefined factor in one version being at least two, in particular at least four, in particular a collision when the five-fold (predefined or learned) window is exceeded, for example recorded.
  • a collision can be detected particularly advantageously, in particular reliably.
  • the motor pushes the output structural member further.
  • the part of the drive on the motor or drive-structural member side is moved even further, while the output structural member or the driven structural member-side part of the drive is already at a standstill.
  • a collision can be advantageous, particularly reliable and / or additional , especially redundantly, are recorded.
  • a collision is detected if the following error, in particular in terms of amount, exceeds a predetermined limit value, this limit value in one embodiment being smaller than a permissible following error at which the robot arm is stopped, and / or this limit value during operation of the robot arm , especially by machine, is or is being learned.
  • a collision can be detected particularly advantageously, in particular reliably, by a combination of two or more of the aforementioned criteria (a) - (f).
  • two or more of the aforementioned criteria (a) - (f) are “OR” -linked with one another or a collision is detected if at least one of at least two of the aforementioned criteria (a) - (f) is met is.
  • a collision of the output structure member with an end stop on the drive structure member side or of the drive structure member with an end stop on the output structure member side or of the robot arm with itself or its surroundings during a movement of the output structure member relative to the drive occurs -Structural link through the drive
  • this enables a collision to be detected particularly advantageously, in particular reliably, since or when a torque between the output structural member and the drive, an engine torque or flow and an actual position or a following error are independent of one another can be recorded.
  • this torque or this motor current is highly pass-filtered and the collision is based on this highly pass-filtered torque or Motor current detected.
  • a torque between the output structural member and the drive is detected, high-pass filtered, a collision is detected if this high-pass filtered torque, in particular in terms of amount, exceeds a predetermined limit value.
  • a predetermined limit value usual or used
  • window around the high-pass filtered torque specified in one embodiment during a previous, in one embodiment, operation of the robot arm, in particular by machine, learned, and when the window, enlarged by a specified factor, around the torque between the output structural member is exceeded and the drive around a collision is detected, wherein the predetermined factor in one embodiment is at least one and a half times, in particular at least twice, and in this way a collision is detected on the basis of a temporal change in a torque between the output structural member and the drive.
  • the change over time or a quantitative measure for this is determined by the high-pass filtering and compared, in particular in terms of amount, with a predetermined limit value or window.
  • a changing center of gravity or a gravitational component of the output structural member or engine torque or current can advantageously be at least partially compensated for. This is particularly advantageous if the currently unadjusted robot arm is controlled or, in particular when adjusting, is monitored for a collision, since then its center of gravity or gravitational component may not be able to be determined accurately enough with the aid of a model.
  • a system in particular in terms of hardware and / or software, in particular in terms of programming, is set up to carry out a method described here.
  • the system comprises: - Means for moving the output structural member, in particular when at least one other such axis of the robot arm is at a standstill, by the drive relative to the drive structural member, in particular at a reduced maximum speed compared to an automatic mode, in a search direction that corresponds to a predetermined direction of travel by a to move to the specified adjustment position, in particular to drive over it, as well as
  • the system has in one version:
  • system or its means has:
  • the detection of a collision at an end stop can preferably be used for a pre-adjustment.
  • the relative position between the end stop and the adjustment position is usually known.
  • the displacement angle of an axis from the end stop to the adjustment position can be determined and the drive structure member and the output structure member can be displaced relative to one another by means of the drive at a speed higher than the search speed (namely the jump speed).
  • the jumping speed can be greater than 5%, preferably between 10% and 50%, in particular between 50% and 100% of the maximum speed.
  • only the travel angle between the end stop and the estimated adjustment position is preferably driven to less than about 80% or less than about 90% or less than about 95% with the jumping speed.
  • a means within the meaning of the present invention can be designed in terms of hardware and / or software, in particular a processing unit, in particular a microprocessor unit (CPU), graphics card (GPU), preferably a data or signal connected to a memory and / or bus system, in particular a digital processing unit ) or the like, and / or one or more programs or program modules.
  • the processing unit can be designed to process commands that are implemented as a program stored in a memory system, to acquire input signals from a data bus and / or to output output signals to a data bus.
  • a storage system can have one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid-state and / or other non-volatile media.
  • a computer program product can have, in particular a non-volatile, storage medium for storing a program or with a program stored thereon, execution of this program causing a system or a controller, in particular a computer, to do so to carry out the method described here or one or more of its steps.
  • one or more, in particular all, steps of the method are carried out completely or partially in an automated manner, in particular by the system or its means.
  • the system has the robot arm.
  • FIG. 1 shows a system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 shows a system according to an embodiment of the present invention with a six-axis robot arm 1 and a robot controller 2.
  • the robot arm 1 has six successive axes of rotation, of which a horizontal axis of rotation 10 closest to the bottom is partially shown in FIG. 2.
  • This axis of rotation 10 has a motor M which is arranged in the structural drive element 11 of the axle 10 and which drives a transmission G which is connected to the structural output element 12 of the axle 10 via a torque sensor D.
  • a motor torque or current of the motor M is detected by a sensor M1, an actual position of the motor M by a sensor M2.
  • An actual position of the output structural member 12 is detected by a sensor P in one embodiment.
  • the other axes of the robot arm 1 can be constructed analogously, for example the subsequent axis of rotation 20 with its structural drive member 12.
  • a direction of travel for the axis of rotation 10 is specified.
  • step S20 in one embodiment only, the output structural member 12 is rotated relative to the drive structural member 11 about the axis of rotation 10 in a search direction which (initially) corresponds to this predetermined direction of travel, in that the controller 2 activates the motor M accordingly .
  • step S30 it is checked whether the robot arm or the axis of rotation 10 has reached the adjustment position, for example by a Hall sensor on one of the drive structural member 11 and output structural member 12 having a magnet on the other of the drive Structural member 11 and output structural member 12 detected, a button on one of the drive structural member 11 and output structural member 12 engages in a notch on the other of the drive structural member 11 and output structural member 12, or the like.
  • step S40 the position detected by the sensor M2 or P is adjusted accordingly or a corresponding offset between the actual position detected by the sensors and the actual position of the output structural member 12 relative to the drive -Structural member 11 is determined in the adjustment position and used or taken into account in the further control of the robot arm (step S40).
  • a pre-adjustment position offset by a predetermined distance from the adjustment position is first approached, and from this the adjustment position is approached again.
  • step S50 it is checked in a step S50 whether a collision of the output structural member 12 with an end stop 13 on the drive structural member side or a collision of the robot arm 1 with itself or with a floor surface 3 has been detected.
  • a change over time in the torque determined by the sensor D or the torque determined by the sensor D and high-pass filtered exceeds a limit value in terms of amount
  • the deviation of the motor torque or current determined and filtered by sensor M1 is outside the five times the learned permissible window or torque hose around this filtered motor torque or this filtered motor current; or
  • step S50 a tracking error between the actual position detected by the sensor M2 or P and a corresponding target position exceeds a predetermined limit value in terms of amount. If none of these conditions are met (S50: “N”), the method or the controller 2 returns to step S20, ie the output structural member 12 moves further relative to the drive structural member 11 in the specified travel direction.
  • step S60 it is checked in step S60 whether the search direction has already been reversed once.
  • step S70 the search direction is reversed (step S70) and the method or controller 2 returns to step S20, ie the output structural member 12 now moves in the opposite direction relative to the drive structural member 11 Search direction or against the specified direction of travel.
  • step S60 was not reached because an attempt was initially made to approach the adjustment position with the wrong search direction, but rather a collision with an unknown or expected obstacle or the like occurred.
  • the robot is therefore stopped in step S80 and an error message is output.

Abstract

In a method according to the invention for adjusting a robot arm (1) which has at least one axis (10) with a drive structural member (11), an output structural member (12) mounted thereon, and a drive (M, G) with a motor (M) for moving the output structural member relative to the drive structural member, the output structural member, in particular when at least one further such axis (20) of the robot arm is at a standstill, is moved by the drive relative to the drive structural member, in particular at a maximum speed, which is reduced in comparison to automatic operation, in a search direction (S20) corresponding to a predefined movement direction in order to approach, in particular to overrun, a predefined adjustment position. This search direction is reversed (S70) and the output structural member is moved (S20) counter to the predefined movement direction in order to approach, in particular to overrun, the predefined adjustment position if, during the movement in the predefined movement direction, a collision of the output structural member with an end stop (13) on the drive structural member is detected and/or if, during the movement in the predefined movement direction, a collision of the drive structural member with an end stop on the output structural member is detected and/or if, during the movement in the predefined movement direction, a collision of the robot arm with itself or its environment (3) is detected.

Description

l l
Beschreibung description
VERFAHREN ZUM JUSTIEREN EINES ROBOTERARMS PROCEDURE FOR ADJUSTING A ROBOTIC ARM
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und System zum Steuern, insbesondere (zum) Justieren, eines Roboterarms, der wenigstens eine Achse mit einem Strukturglied, einem daran gelagerten weiteren Strukturglied und einem Antrieb mit einem Motor zum Bewegen des weiteren Strukturglieds relativ zum einen Strukturglied aufweist, sowie ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens. The present invention relates to a method and system for controlling, in particular (for) adjusting, a robot arm which has at least one axis with a structural member, a further structural member mounted thereon and a drive with a motor for moving the further structural member relative to the one structural member, and a computer program product for carrying out the method.
Roboterarme werden nach betriebsinterner Praxis justiert, indem mit bzw. in ihren einzelnen Achsen bzw. Gelenken jeweils eine vorgegebene Justagestellung angefahren, insbesondere überfahren, wird. Dabei wird ein Erreichen der Justagestellung der beiden Strukturglieder, beispielsweise mittels Taster oder magnetisch, erkannt und eine Stellung der Achse bzw. des Achsantriebs in der Justagestellung sensorisch erfasst. Hierdurch kann ein Offset zwischen sensorisch erfassten Stellungen der Achse bzw. des Achsantriebs und der tatsächlichenRobot arms are adjusted in accordance with in-house practice by moving to, in particular overriding, a predetermined adjustment position with or in their individual axes or joints. When the adjustment position of the two structural members is reached, for example by means of a button or magnetically, it is recognized and a position of the axle or the axle drive in the adjustment position is detected by sensors. This can create an offset between the positions of the axle or axle drive detected by sensors and the actual
Stellungen der entsprechenden Strukturglieder der Achse relativ zueinander ermittelt und beim Betrieb des Roboters berücksichtigt werden. Positions of the corresponding structural members of the axis are determined relative to one another and taken into account when the robot is operated.
Bei solchen justierten Roboterarmen können softwaretechnisch (vorgegeben)e Achsgrenzen die Bewegungen in den Achsen zuverlässig begrenzen. Ist ein Roboterarm aktuell nicht (mehr) justiert, wird eine (erneute) Justage durchgeführt und hierzu die vorgegebene Justagestellung (erneut) angefahren, insbesondere überfahren. With such adjusted robot arms, software-based (specified) axis limits can reliably limit the movements in the axes. If a robot arm is currently not (no longer) adjusted, a (renewed) adjustment is carried out and, for this purpose, the specified adjustment position is (again) approached, in particular traversed.
Hierzu ist nach betriebsinterner Praxis ein Parameter gespeichert, der eine Suchrichtung zum An- bzw. Überfahren vorgibt. Stand beispielsweise zuletzt bei (noch) justiertem Roboterarm die Achse links von ihrer Justagestellung, wird sie zum Justieren entsprechend nach rechts verstellt. For this purpose, according to in-house practice, a parameter is stored that specifies a search direction for approaching or driving over. If, for example, the axis was last to the left of its adjustment position when the robot arm was (still) adjusted, it will be adjusted to the right accordingly.
Wurde dabei jedoch im nicht-justierten Zustand die Achse verstellt (in obigem Beispiel über ihre Justagestellung hinaus nach rechts), ohne dass dies erkannt und der Parameter entsprechend korrigiert wurde, so kann das dazu führen, dass anschließend ungewollt von der Justagestellung weggefahren wird, bis ein Endanschlag diese Bewegung hardwaretechnisch bzw. mechanisch stoppt oder der Roboter mit seiner Umgebung kollidiert. However, if the axis was adjusted in the non-adjusted state (in the above example beyond its adjustment position to the right) without this being recognized and the If the parameters have been corrected accordingly, this can lead to an unintentional move away from the adjustment position until an end stop stops this movement mechanically or mechanically or the robot collides with its surroundings.
Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuern bzw. Justieren eines Roboterarms zu verbessern. An object of an embodiment of the present invention is to improve control or adjustment of a robot arm.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 5 gelöst. Ansprüche 7, 8 stellen ein System bzw. Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen. This object is achieved by a method having the features of claims 1 and 5, respectively. Claims 7, 8 provide a system or computer program product for performing a method described here under protection. The subclaims relate to advantageous developments.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein Roboterarm eine oder mehrere, in einer Ausführung wenigstens sechs, insbesondere wenigstens sieben, Achsen bzw. Gelenke, in einer Ausführung Drehachsen bzw. -gelenke, mit je einem ein- oder mehrteiligen Strukturglied, das vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als Antriebs-Strukturglied bezeichnet wird, einem daran, in einer Ausführung drehbar, gelagerten ein- oder mehrteiligen weiteren Strukturglied, das vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als Abtriebs-Strukturglied bezeichnet wird, und einem Antrieb auf, wobei der Antrieb (wenigstens) einen Motor aufweist, der das (jeweilige) Abtriebs-Strukturglied relativ zum (jeweilige) Antriebs-Strukturglied bewegt, insbesondere verdreht, bzw. hierzu eingerichtet ist bzw. verwendet wird. Das Abtriebs-Strukturglied (der) wenigstens eine(r) Achse bildet in einer Ausführung das Antriebs-Strukturglied einer darauffolgenden Achse. According to one embodiment of the present invention, a robot arm has one or more, in one embodiment at least six, in particular at least seven, axes or joints, in one embodiment rotary axes or joints, each with a one-part or multi-part structural member, which in the present case is without limitation generally referred to as a drive structural member, a one-part or multi-part further structural member mounted thereon, rotatable in one embodiment, which in the present case is referred to as an output structural member without loss of generality, and a drive, the drive having (at least) one Has motor which moves the (respective) output structural member relative to the (respective) drive structural member, in particular rotates, or is set up or used for this purpose. In one embodiment, the output structural member (the) at least one axle forms the drive structural member of a subsequent axle.
Die vorliegende Erfindung kann für solche Roboterarme, insbesondere aufgrund ihrer Kinematik, mit besonderem Vorteil verwendet werden. The present invention can be used with particular advantage for such robot arms, in particular because of their kinematics.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zum Justieren einer der Achsen deren Abtriebs-Strukturglied durch ihren Antrieb relativ zu ihrem Antriebs-Strukturglied (zunächst) in einer Suchrichtung bewegt, die einer vorgegebenen Verfahrrichtung entspricht, um eine vorgegebene Justagestellung anzufahren, in einer Ausführung zu überfahren, wobei diese Suchrichtung (anschließend) umgekehrt und das Abtriebs-Strukturglied in dieser umgekehrten Suchrichtung bzw. entgegen der vorgegebenen bzw. zunächst angewandten Verfahrrichtung bewegt wird, um die vorgegebene Justagestellung anzufahren, insbesondere zu überfahren, According to one aspect of the present invention, in order to adjust one of the axes, its output structural member is moved by its drive relative to its drive structural member (initially) in a search direction which corresponds to a predetermined travel direction in order to move to a predetermined adjustment position, in one embodiment , this search direction (then) reversed and the output structural member in this reversed search direction or opposite to the specified or initially applied direction of travel is moved in order to approach the specified adjustment position, in particular to drive over it,
- falls, insbesondere sobald, während des Bewegens in der vorgegebenen Verfahrrichtung, in einer Ausführung mittels eines hier beschriebenen Verfahrens zum Steuern des Roboterarms, eine Kollision des Abtriebs-Strukturglieds mit einem antriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag erfasst wird; und/oder - if, in particular as soon as, while moving in the specified direction of travel, in one embodiment by means of a method for controlling the robot arm described here, a collision of the output structural member with an end stop on the drive structural member side is detected; and or
- falls, insbesondere sobald, während des Bewegens in der vorgegebenen Verfahrrichtung, in einer Ausführung mittels eines hier beschriebenen Verfahrens zum Steuern des Roboterarms, eine Kollision des Antriebs-Strukturglieds mit einem abtriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag erfasst wird; und/oder - if, in particular as soon as, while moving in the specified direction of travel, in one embodiment by means of a method for controlling the robot arm described here, a collision of the drive structural member with an end stop on the output structural member side is detected; and or
- falls, insbesondere sobald, während des Bewegens in der vorgegebenen Verfahrrichtung, in einer Ausführung mittels eines hier beschriebenen Verfahrens zum Steuern des Roboterarms, eine Kollision des Roboterarms mit sich oder seiner Umgebung erfasst wird. - if, in particular as soon as, while moving in the specified direction of travel, in one embodiment by means of a method for controlling the robot arm described here, a collision of the robot arm with itself or its environment is detected.
Dem liegt insbesondere die Idee zugrunde, in der eingangs erläuterten Situation aus einer erfassten Kollision auf eine fehlerhafte Suchrichtung zum An- bzw. Überfahren der Justagestellung zu schließen und entsprechend die Suchrichtung, in einer Ausführung nur einmal, umzukehren. This is based, in particular, on the idea of inferring a faulty search direction for approaching or overrunning the adjustment position from a detected collision in the situation explained at the beginning and, accordingly, reversing the search direction, only once in one embodiment.
In einer Ausführung wird das Abtriebs-Strukturglied einer Achse durch ihren Antrieb relativ zu ihrem Antriebs-Strukturglied in der Suchrichtung bewegt, während eine oder mehrere, in einer Ausführung alle, weiteren der Achse des Roboterarms Stillstehen, insbesondere können Achsen des Roboterarms nacheinander wie hier beschrieben justiert werden. In one embodiment, the output structural member of an axis is moved by its drive relative to its drive structural member in the search direction, while one or more, in one embodiment all of the other axes of the robot arm stand still, in particular axes of the robot arm can be consecutively as described here adjusted.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Genauigkeit der Justage verbessert werden. As a result, the accuracy of the adjustment can be improved in one embodiment.
In einer Ausführung werden die Abtriebs-Strukturglied von wenigstens zwei Achsen des Roboterarms durch ihre Antriebe relativ zu ihrem jeweiligen Antriebs-Strukturglied gleichzeitig in den Suchrichtungen bewegt, insbesondere können zwei oder mehr Achsen des Roboterarms parallel wie hier beschrieben justiert werden. In one embodiment, the output structural members of at least two axes of the robot arm are moved by their drives relative to their respective drive structural member simultaneously in the search directions; in particular, two or more axes of the robot arm can be adjusted in parallel as described here.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Justage beschleunigt werden. In einer Ausführung wird das Abtriebs-Strukturglied relativ zu dem Antriebs-Strukturglied in der Suchrichtung mit einer gegenüber einem Automatikbetrieb des Roboterarms reduzierten Maximalgeschwindigkeit (der Suchgeschwindigkeit) bewegt. Vorzugsweise kann die Suchgeschwindigkeit kleiner als 50%, bevorzugt kleiner als 10%, insbesondere kleiner als 5%, der Maximalgeschwindigkeit sein. As a result, the adjustment can be accelerated in one embodiment. In one embodiment, the output structural member is moved relative to the drive structural member in the search direction at a reduced maximum speed (the search speed) compared to an automatic operation of the robot arm. The search speed can preferably be less than 50%, preferably less than 10%, in particular less than 5%, of the maximum speed.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Genauigkeit der Justage verbessert und/oder die Wirkung einer Kollision beim (versuchten) An- bzw. Überfahren der Justagestellung reduziert werden. As a result, in one embodiment, the accuracy of the adjustment can be improved and / or the effect of a collision when (attempted) approaching or overriding the adjustment position can be reduced.
In einer Ausführung wird bzw. ist die (vorgegebene) Verfahrrichtung auf Basis eines, in einer Ausführung bei einem letzten vorhergehenden Abschalten des Roboterarms, gespeicherten Parameters vorgegeben. In einer Ausführung gibt der Parameter an bzw. hängt davon ab, ob sich die Achse bzw. das Abtriebs-Strukturglied, insbesondere zuletzt, in einer Bewegungsrichtung längs der Achse, insbesondere also einer Drehrichtung um die (Dreh)Achse, vor oder nach der Justagestellung befand und entsprechend die vorgegebene Verfahrrichtung dieser Bewegungsrichtung entspricht (wenn die Achse bzw. das Abtriebs-Strukturglied sich noch vor der Justagestellung befand) bzw. hierzu gegensinnig ist (wenn die Achse bzw. das Abtriebs-Strukturglied sich bereits nach der Justagestellung befand). In one embodiment, the (predetermined) direction of travel is or is predetermined on the basis of a parameter stored in one embodiment when the robot arm was switched off for the last time. In one embodiment, the parameter indicates or depends on whether the axis or the output structural member is, in particular last, in a direction of movement along the axis, in particular a direction of rotation around the (rotational) axis, before or after the adjustment position and accordingly the specified direction of travel corresponds to this direction of movement (if the axis or the output structural member was still before the adjustment position) or is opposite to this (if the axis or the output structural member was already after the adjustment position).
In einer Ausführung wird ein An- bzw. Überfahren der vorgegebenen Justagestellung, in einer Ausführung berührungslos, insbesondere magnetisch und/oder elektrisch, in einer Ausführung mittels wenigstens eines Hall-Sensors, oder mechanisch, insbesondere mithilfe wenigstens eines Tasters, der in einer Ausführung in der Justagestellung in eine Kerbe eingreift, erfasst und der Roboterarm auf Basis dieser Erfassung justiert. In one embodiment, the predefined adjustment position is approached or passed over, in one embodiment contactless, in particular magnetically and / or electrically, in one embodiment by means of at least one Hall sensor, or mechanically, in particular with the help of at least one pushbutton, which in an embodiment in the adjustment position engages in a notch, recorded and the robot arm adjusted on the basis of this detection.
Dabei wird in einer Ausführung auf Basis dieser Erfassung zunächst eine vorgegebene Vorjustagestellung angefahren, insbesondere durch Verfahren um einen vorgegebenen Weg und/oder entgegen der Suchrichtung beim Erfassen bzw. entgegen der beim Erfassen verwendeten bzw. vorliegenden Suchrichtung, und dann aus dieser Vorjustagestellung die vorgegebene Justagestellung (erneut, insbesondere in dieser Suchrichtung) angefahren, in einer Ausführung überfahren. Hierdurch kann in einer Ausführung die Genauigkeit der Justage verbessert werden. In one embodiment, a predetermined pre-adjustment position is first approached on the basis of this acquisition, in particular by moving a predetermined path and / or against the search direction during acquisition or against the search direction used or present during acquisition, and then the predetermined adjustment position from this pre-adjustment position (again, especially in this search direction) approached, overrun in one execution. As a result, the accuracy of the adjustment can be improved in one embodiment.
In einer Ausführung wird auf Basis der Erfassung des, insbesondere erneuten,In one embodiment, based on the acquisition of the, in particular renewed,
An- bzw. Überfahrens der Justagestellung ein Offset zwischen einer Ist-Stellung des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied und einer, insbesondere mithilfe eines Gelenksensors, sensorisch erfassten Stellung des Abtriebs-Strukturglieds und/oder Antriebs ermittelt und in einer Ausführung beim anschließenden Betrieb, insbesondere Steuern und/oder Automatikbetrieb, des Roboterarms berücksichtigt. Ein Offset kann insbesondere auch dadurch berücksichtigt werden, dass die sensorisch erfasste Stellung in der Justagestellung genullt wird bzw. entsprechend ein Offset (dann) gleich Null ist. Approaching or overriding the adjustment position, an offset between an actual position of the output structural member relative to the drive structural member and a position of the output structural member and / or drive detected by sensors, in particular with the aid of a joint sensor, is determined and, in one embodiment, during subsequent operation , in particular control and / or automatic operation, the robot arm taken into account. An offset can in particular also be taken into account in that the position detected by the sensors is zeroed in the adjustment position or, accordingly, an offset is (then) equal to zero.
In einer Ausführung wird der Roboterarm stillgesetzt und/oder eine Fehlermeldung ausgegeben, falls während des Bewegens entgegen der vorgegebenen Verfahrrichtung bzw. in der umgekehrten Suchrichtung, insbesondere mittels eines hier beschriebenen Verfahrens und/oder erneut, eine Kollision des Abtriebs-Strukturglieds mit einem antriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag erfasst wird und/oder falls während des Bewegens entgegen der vorgegebenen Verfahrrichtung bzw. in der umgekehrten Suchrichtung, insbesondere mittels eines hier beschriebenen Verfahrens und/oder erneut, eine Kollision des Antriebs-Strukturglieds mit einem abtriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag erfasst wird und/oder falls während des Bewegens entgegen der vorgegebenen Verfahrrichtung bzw. in der umgekehrten Suchrichtung, insbesondere mittels eines hier beschriebenen Verfahrens und/oder erneut, eine Kollision des Roboterarms mit sich oder seiner Umgebung erfasst wird. In one embodiment, the robot arm is stopped and / or an error message is output if, while moving against the specified direction of travel or in the reverse search direction, in particular by means of a method described here and / or again, there is a collision of the output structural member with a drive structural member-side end stop is detected and / or if a collision of the drive structural member with an output structural member-side end stop is detected during movement against the specified direction of travel or in the reverse search direction, in particular by means of a method described here and / or again and / or if a collision of the robot arm with itself or its surroundings is detected while moving against the specified travel direction or in the reverse search direction, in particular by means of a method described here and / or again.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft allgemein ein Erfassen einer Kollision des Abtriebs-Strukturglieds mit einem antriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag oder des Antriebs-Strukturglieds mit einem abtriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag oder des Roboterarms mit sich oder seiner Umgebung. Another aspect of the present invention relates generally to detecting a collision of the output structural member with an end stop on the drive structural member side or of the drive structural member with an end stop on the output structural member side or of the robot arm with itself or its surroundings.
Dies kann, insbesondere aufgrund der Zuverlässigkeit und/oder Geschwindigkeit der Erfassung, besonders vorteilhaft mit dem Aspekt des Justierens des Roboterarms kombiniert sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann auch ohne das Justieren realisiert bzw. genutzt sein bzw. werden. This can, in particular because of the reliability and / or speed of the detection, particularly advantageously with the aspect of adjusting the robot arm be combined, but is not limited to this, but can also be implemented or used without the adjustment.
Entsprechend betrifft dieser weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum, insbesondere manuellen oder automatisierten, Steuern eines, in einer Ausführung aktuell nicht, insbesondere nicht mehr, justierten bzw. aktuell zu justierenden, Roboterarms, d.h. in einer Ausführung beim bzw. zum, insbesondere erneuten, Justieren des Roboterarms. Correspondingly, this further aspect of the present invention relates to a method for, in particular manual or automated, control of a robot arm that is currently not, in particular no longer, adjusted or currently to be adjusted, in one embodiment during or at, in particular, a new one , Adjusting the robot arm.
Nach diesem weiteren Aspekt wird eine Kollision After this further aspect there will be a collision
- des Abtriebs-Strukturglieds mit einem antriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag; oder - The output structural member with a drive structural member-side end stop; or
- des Antriebs-Strukturglieds mit einem abtriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag; oder - The drive structural member with an output structural member-side end stop; or
- des Roboterarms mit sich oder seiner Umgebung während eines Bewegens des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied durch den Antrieb auf Basis - The robot arm with itself or its surroundings during a movement of the output structural member relative to the drive structural member by the drive on the base
(a) einer zeitlichen Änderung eines Drehmoments zwischen dem Abtriebs-Strukturglied und dem Antrieb; und/oder (a) a change over time in a torque between the output structural member and the drive; and or
(b) eines Motordrehmoments und/oder Motorstroms des Motors; und/oder (b) a motor torque and / or motor current of the motor; and or
(c) einer zeitlichen Änderung einer Ist-Position des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied; und/oder (c) a change over time of an actual position of the output structural member relative to the drive structural member; and or
(d) einer zeitlichen Änderung einer Ist-Position des Motors; und/oder (d) a change over time in an actual position of the motor; and or
(e) eines Schleppfehlers zwischen der Ist-Position des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied und einer Soll-Position des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied; und/oder (e) a drag error between the actual position of the output structural member relative to the drive structural member and a desired position of the output structural member relative to the drive structural member; and or
(f) eines Schleppfehlers zwischen der Ist-Position des Motors und einer Soll-Position des Motors erfasst. (f) a tracking error between the actual position of the motor and a target position of the motor is detected.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine Kollision vorteilhaft, insbesondere zuverlässig, einfach, schnell und/oder redundant, insbesondere diversitär, erfasst werden. Falls eine Kollision erfasst wird bzw. worden ist, wird in einer Ausführung, wie hier beschrieben, eine Suchrichtung beim Justieren umgekehrt. Gleichermaßen kann auch eine andere Reaktion ausgelöst werden. In einer Ausführung wird eine Reaktion ausgelöst, in einer Ausführung ein Alarmsignal ausgegeben und/oder der Roboterarm stillgesetzt und/oder, insbesondere zuvor, in eine sichere Pose gefahren und/oder, insbesondere dabei, seine Geschwindigkeit und/oder Antriebsleistung reduziert, falls, Insbesondere sobald, eine Kollision erfasst wird bzw. worden ist. As a result, in one embodiment, a collision can advantageously, in particular reliably, simply, quickly and / or redundantly, in particular diversely, be detected. If a collision is or has been detected, in one embodiment, as described here, a search direction is reversed during adjustment. Another reaction can be triggered in the same way. In one embodiment, a reaction is triggered, in one embodiment an alarm signal is output and / or the robot arm is stopped and / or, in particular beforehand, moved into a safe pose and / or, in particular, its speed and / or drive power is reduced, if, in particular as soon as a collision is or has been detected.
Das Drehmoment zwischen dem Abtriebs-Strukturglied und dem Antrieb wird in einer Ausführung mithilfe eines Gelenkmomentensensors erfasst, der in einer Ausführung abtriebsseitig des Motors, in einer Ausführung (auch noch) abtriebsseitig eines Getriebes bzw. zwischen Getriebe und Abtriebs-Strukturglied, angeordnet ist. The torque between the output structural member and the drive is detected in one embodiment with the aid of a joint torque sensor, which in one embodiment is arranged on the output side of the motor, in one embodiment (also) on the output side of a gearbox or between the gearbox and the output structural member.
Ein Drehmoment zwischen Abtriebs-Strukturglied und Antrieb ändert sich in der Regel beim Bewegen des Abtriebs-Strukturglieds, insbesondere aufgrund einer sich ändernden Schwerpunktlage des Abtriebs-Strukturglieds. Im Falle einer Kollision ändert sich das Drehmoment jedoch (deutlich) rasch(er), es kann insbesondere eine Art Knick im zeitlichen Drehmomentverlauf bzw. Gelenkmomentensensorsignal entstehen. Entsprechend kann auf Basis einer zeitlichen Änderung eines Drehmoments zwischen dem Abtriebs-Strukturglied und dem Antrieb eine Kollision besonders vorteilhaft, insbesondere zuverlässig und/oder (besonders) schnell, erfasst werden. A torque between the output structural member and the drive generally changes when the output structural member is moved, in particular due to a changing center of gravity of the output structural member. In the event of a collision, however, the torque changes (significantly) quickly, in particular a kind of kink in the torque curve over time or the joint torque sensor signal can arise. Correspondingly, on the basis of a change in a torque over time between the output structural member and the drive, a collision can be detected particularly advantageously, in particular reliably and / or (particularly) quickly.
In einer Ausführung wird eine Kollision erfasst, falls eine zeitliche Änderung des Drehmoments bzw. ein quantitatives Maß hierfür, insbesondere betragsmäßig, einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt bzw. sich das Drehmoment zwischen dem Abtriebs-Strukturglied und dem Antrieb schneller ändert als durch den Grenzwert maximal zugelassen bzw. vorgesehen. In one embodiment, a collision is detected if a change in torque over time or a quantitative measure thereof, in particular in terms of amount, exceeds a predetermined limit value or the torque between the output structural member and the drive changes faster than the maximum permitted or limit value . intended.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine Kollision besonders vorteilhaft, insbesondere zuverlässig, einfach und/oder (besonders) schnell, erfasst werden. In this way, in one embodiment, a collision can be detected particularly advantageously, in particular reliably, simply and / or (particularly) quickly.
Der Motor schiebt in der Regel auch nach der Kollision gegen den mechanischen Widerstand weiter. Dadurch steigt das Motormoment bzw. der Motorstrom an. Entsprechend kann auf Basis des Motormoments bzw. -Stroms eine Kollision vorteilhaft, insbesondere zuverlässig und/oder zusätzlich, insbesondere redundant, erfasst werden. As a rule, the motor continues to push against the mechanical resistance even after the collision. This increases the motor torque or the motor current. Correspondingly, a collision can occur on the basis of the engine torque or current advantageously, in particular reliably and / or additionally, in particular redundantly, are recorded.
In einer Ausführung wird bzw. ist ein (erlaubtes bzw. zulässiges bzw. übliches bzw. ausgenutztes) Fenster um das, in einer Ausführung gefilterte, insbesondere hochpassgefilterte, Motormoment bzw. den, in einer Ausführung gefilterten, insbesondere hochpassgefilterte, Motorstrom vorgegeben, in einer Ausführung während eines Betriebs des Roboterarms, insbesondere maschinell, gelernt, und bei einem erfindungsgemäßen, in einer Ausführung anschließenden, Steuern, insbesondere Justieren, bei Überschreiten des um einen vorgegebenen Faktor vergrößerten Fensters um das, in einer Ausführung (hochpass)gefilterte,In one embodiment, a (permitted or permissible or customary or used) window around the motor torque, filtered in one embodiment, in particular high-pass filtered, or the motor current filtered in one embodiment, in particular high-pass filtered, is specified in a Execution during operation of the robot arm, in particular by machine, learned, and in a subsequent control, in particular adjustment according to the invention, in one embodiment, when the window, which is enlarged by a predetermined factor, is exceeded by the, in one embodiment (high-pass), filtered,
Motormoment bzw. den, in einer Ausführung (hochpass)gefilterten, Motorstrom herum eine Kollision erfasst, wobei der vorgegebene Faktor in einer Ausführung wenigstens Zwei, insbesondere wenigstens Vier beträgt, insbesondere also beispielsweise bei Überschreiten des fünffachen (vorgegebenen bzw. gelernten) Fensters eine Kollision erfasst. Motor torque or the, in one version (high-pass) filtered, motor current around a collision is detected, the predefined factor in one version being at least two, in particular at least four, in particular a collision when the five-fold (predefined or learned) window is exceeded, for example recorded.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine Kollision besonders vorteilhaft, insbesondere zuverlässig, erfasst werden. As a result, in one embodiment, a collision can be detected particularly advantageously, in particular reliably.
Nach einer Kollision schiebt der Motor das Abtriebs-Strukturglied noch weiter. Insbesondere aufgrund von Elastizitäten, insbesondere Getriebeelastizitäten, wird der motor- bzw. antriebs-strukturglied-seitige Teil des Antriebs noch weiter bewegt, während das Abtriebs-Strukturglied bzw. der abtriebs-strukturglied-seitige Teil des Antriebs bereits steht. Entsprechend kann auf Basis einer zeitlichen Änderung einer Ist-Position des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied und/oder des Motors und/oder eines Schleppfehlers zwischen dieser Ist-Position und einer Soll-Position eine Kollision vorteilhaft, insbesondere zuverlässig und/oder zusätzlich, insbesondere redundant, erfasst werden. In einer Ausführung wird eine Kollision erfasst, falls der Schleppfehler, insbesondere betragsmäßig, einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, wobei dieser Grenzwert in einer Ausführung kleiner als ein zulässiger Schleppfehler ist, bei dem der Roboterarm stillgesetzt wird, und/oder dieser Grenzwert während eines Betriebs des Roboterarms, insbesondere maschinell, gelernt ist bzw. wird. Wie vorstehend bereits erläutert, kann durch eine Kombination von zwei oder mehr der vorstehend genannten Kriterien (a) - (f) eine Kollision besonders vorteilhaft, insbesondere zuverlässig, erfasst werden. Entsprechend sind in einer Ausführung zwei oder mehr der vorstehend genannten Kriterien (a) - (f) miteinander „ODER“-verknüpft bzw. wird eine Kollision erfasst, wenn wenigstens eines von wenigstens zwei der vorstehend genannten Kriterien (a) - (f) erfüllt ist. After a collision, the motor pushes the output structural member further. In particular due to elasticities, in particular transmission elasticities, the part of the drive on the motor or drive-structural member side is moved even further, while the output structural member or the driven structural member-side part of the drive is already at a standstill. Correspondingly, based on a temporal change in an actual position of the output structural member relative to the drive structural member and / or the motor and / or a drag error between this actual position and a target position, a collision can be advantageous, particularly reliable and / or additional , especially redundantly, are recorded. In one embodiment, a collision is detected if the following error, in particular in terms of amount, exceeds a predetermined limit value, this limit value in one embodiment being smaller than a permissible following error at which the robot arm is stopped, and / or this limit value during operation of the robot arm , especially by machine, is or is being learned. As already explained above, a collision can be detected particularly advantageously, in particular reliably, by a combination of two or more of the aforementioned criteria (a) - (f). Correspondingly, in one embodiment, two or more of the aforementioned criteria (a) - (f) are “OR” -linked with one another or a collision is detected if at least one of at least two of the aforementioned criteria (a) - (f) is met is.
Somit wird in einer Ausführung eine Kollision des Abtriebs-Strukturglieds mit einem antriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag oder des Antriebs-Strukturglieds mit einem abtriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag oder des Roboterarms mit sich oder seiner Umgebung während eines Bewegens des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied durch den Antrieb Thus, in one embodiment, a collision of the output structure member with an end stop on the drive structure member side or of the drive structure member with an end stop on the output structure member side or of the robot arm with itself or its surroundings during a movement of the output structure member relative to the drive occurs -Structural link through the drive
- sowohl auf Basis einer zeitlichen Änderung eines Drehmoments zwischen dem Abtriebs-Strukturglied und dem Antrieb als auch auf Basis - Both on the basis of a change in torque over time between the output structural member and the drive as well as on the basis
- eines Motordrehmoments oder -Stroms; und/oder a motor torque or current; and or
- einer zeitlichen Änderung einer Ist-Position des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied oder des Motors oder eines Schleppfehlers zwischen dieser Ist-Position und einer Soll-Position erfasst, in einer Weiterbildung a change over time of an actual position of the output structural member relative to the drive structural member or the motor or a drag error between this actual position and a target position is detected, in a further development
- sowohl auf Basis einer zeitlichen Änderung eines Drehmoments zwischen dem Abtriebs-Strukturglied und dem Antrieb - Both on the basis of a change in torque over time between the output structural member and the drive
- als auch auf Basis eines Motordrehmoments oder -Stroms - as well as based on a motor torque or current
- sowie zusätzlich auf Basis einer zeitlichen Änderung einer Ist-Position des Abtriebs Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied oder des Motors oder eines Schleppfehlers zwischen dieser Ist-Position und einer Soll-Position. and additionally on the basis of a change over time of an actual position of the output structural member relative to the drive structural member or of the motor or a following error between this actual position and a target position.
In einer Ausführung kann hierdurch eine Kollision besonders vorteilhaft, insbesondere zuverlässig, erfasst werden, insbesondere, da bzw. wenn ein Drehmoment zwischen dem Abtriebs-Strukturglied und dem Antrieb, ein Motordrehmoment bzw. -ström und eine Ist-Position bzw. ein Schleppfehler unabhängig voneinander erfasst werden (können). In einer Ausführung wird zur Erfassung der Kollision auf Basis eines Motorstroms oder Drehmoments, insbesondere Motordrehmoments oder Drehmoments zwischen dem Abtriebs-Strukturglied und dem Antrieb, oder dessen zeitlicher Änderung dieses Drehmoment bzw. dieser Motorstrom hoch passgefiltert und die Kollision auf Basis dieses hoch passgefilterten Drehmoments bzw. Motorstroms erfasst. In one embodiment, this enables a collision to be detected particularly advantageously, in particular reliably, since or when a torque between the output structural member and the drive, an engine torque or flow and an actual position or a following error are independent of one another can be recorded. In one embodiment, to detect the collision on the basis of a motor current or torque, in particular motor torque or torque between the output structural member and the drive, or its temporal change, this torque or this motor current is highly pass-filtered and the collision is based on this highly pass-filtered torque or Motor current detected.
In einer Ausführung wird ein Drehmoment zwischen dem Abtriebs-Strukturglied und dem Antrieb erfasst, hochpassgefiltert, eine Kollision erfasst, falls dieses hochpassgefilterte Drehmoment, insbesondere betragsmäßig, einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, in einer Ausführung wird bzw. ist ein (erlaubtes bzw. zulässiges bzw. übliches bzw. ausgenutztes) Fenster um das hochpassgefilterte Drehmoment vorgegeben, in einer Ausführung während eines, in einer Ausführung vorhergehenden, Betriebs des Roboterarms, insbesondere maschinell, gelernt, und bei Überschreiten des um einen vorgegebenen Faktor vergrößerten Fensters um das Drehmoment zwischen dem Abtriebs-Strukturglied und dem Antrieb herum wird eine Kollision erfasst, wobei der vorgegebene Faktor in einer Ausführung wenigstens das Anderthalbfache, insbesondere wenigstens das Doppelte beträgt, und auf diese Weise eine Kollision auf Basis einer zeitlichen Änderung eines Drehmoments zwischen dem Abtriebs-Strukturglied und dem Antrieb erfasst. Mit anderen Worten wird die zeitliche Änderung bzw. ein quantitatives Maß hierfür durch die Hochpassfilterung ermittelt und, insbesondere betragsmäßig, mit einem vorgegebenen Grenzwert bzw. Fenster verglichen. In one embodiment, a torque between the output structural member and the drive is detected, high-pass filtered, a collision is detected if this high-pass filtered torque, in particular in terms of amount, exceeds a predetermined limit value. usual or used) window around the high-pass filtered torque specified, in one embodiment during a previous, in one embodiment, operation of the robot arm, in particular by machine, learned, and when the window, enlarged by a specified factor, around the torque between the output structural member is exceeded and the drive around a collision is detected, wherein the predetermined factor in one embodiment is at least one and a half times, in particular at least twice, and in this way a collision is detected on the basis of a temporal change in a torque between the output structural member and the drive. In other words, the change over time or a quantitative measure for this is determined by the high-pass filtering and compared, in particular in terms of amount, with a predetermined limit value or window.
Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft eine sich ändernde Schwerpunktlage bzw. ein Gravitationsanteil des Abtriebs-Strukturglieds bzw. Motordrehmoments bzw. -Stroms wenigstens teilweise kompensiert werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der aktuell nicht justierte Roboterarm gesteuert bzw., insbesondere beim Justieren, auf Kollision überwacht wird, da dann dessen Schwerpunktlage bzw. Gravitationsanteil eventuell modellgestützt nicht genau genug ermittelt werden kann. In this way, in one embodiment, a changing center of gravity or a gravitational component of the output structural member or engine torque or current can advantageously be at least partially compensated for. This is particularly advantageous if the currently unadjusted robot arm is controlled or, in particular when adjusting, is monitored for a collision, since then its center of gravity or gravitational component may not be able to be determined accurately enough with the aid of a model.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein System, insbesondere hard- und/oder Software-, insbesondere programmtechnisch, zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet. According to one embodiment of the present invention, a system, in particular in terms of hardware and / or software, in particular in terms of programming, is set up to carry out a method described here.
In einer Ausführung weist das System auf: - Mittel zum Bewegen des Abtriebs-Strukturglieds, insbesondere bei Stillstand wenigstens einer weiteren solchen Achse des Roboterarms, durch den Antrieb relativ zum Antriebs-Strukturglied, insbesondere mit einer gegenüber einem Automatikbetrieb reduzierten Maximalgeschwindigkeit, in einer Suchrichtung, die einer vorgegebenen Verfahrrichtung entspricht, um eine vorgegebene Justagestellung anzufahren, insbesondere zu überfahren, sowie In one implementation, the system comprises: - Means for moving the output structural member, in particular when at least one other such axis of the robot arm is at a standstill, by the drive relative to the drive structural member, in particular at a reduced maximum speed compared to an automatic mode, in a search direction that corresponds to a predetermined direction of travel by a to move to the specified adjustment position, in particular to drive over it, as well as
- Mittel zum Umkehren dieser Suchrichtung und Bewegen des Abtriebs-Strukturglieds entgegen der vorgegebenen Verfahrrichtung, falls während des Bewegens in der vorgegebenen Verfahrrichtung eine Kollision des Abtriebs-Strukturglieds mit einem antriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag erfasst wird und/oder falls während des Bewegens in der vorgegebenen Verfahrrichtung eine Kollision des Antriebs-Strukturglieds mit einem abtriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag erfasst wird und/oder falls während des Bewegens in der vorgegebenen Verfahrrichtung eine Kollision des Roboterarms mit sich oder seiner Umgebung erfasst wird. - Means for reversing this search direction and moving the output structural member against the predetermined direction of travel if a collision of the output structural member with a drive-structural member-side end stop is detected while moving in the predetermined direction of travel and / or if during movement in the predetermined travel direction a collision of the drive structural member with an output structural member-side end stop is detected and / or if a collision of the robot arm with itself or its surroundings is detected while moving in the predetermined travel direction.
Zusätzlich oder alternativ weist das System in einer Ausführung auf: Additionally or alternatively, the system has in one version:
- Mittel zum Erfassen einer Kollision des Abtriebs-Strukturglieds mit einem antriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag oder des Antriebs-Strukturglieds mit einem abtriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag oder des Roboterarms mit sich oder seiner Umgebung während eines Bewegens des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied durch den Antrieb auf Basis einer zeitlichen Änderung eines Drehmoments zwischen dem Abtriebs-Strukturglied und dem Antrieb und/oder auf Basis eines Motordrehmoments und/oder -Stroms und/oder auf Basis einer zeitlichen Änderung einer Ist-Position des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied und/oder des Motors und/oder eines Schleppfehlers zwischen dieser Ist-Position und einer Soll-Position. - Means for detecting a collision of the output structure member with an end stop on the drive structure member side or of the drive structure member with an end stop on the output structure member side or of the robot arm with itself or its surroundings during a movement of the output structure member relative to the drive Structural member through the drive based on a temporal change in a torque between the output structural member and the drive and / or based on a motor torque and / or current and / or based on a temporal change in an actual position of the output structural member relative to the drive Structural element and / or the motor and / or a following error between this actual position and a target position.
In einer Ausführung weist das System bzw. sein(e) Mittel auf: In one embodiment, the system or its means has:
- Mittel zum Vorgeben der Verfahrrichtung auf Basis eines, insbesondere bei einem letzten vorhergehenden Abschalten des Roboterarms, gespeicherten Parameters; und/oder - Means for specifying the direction of travel on the basis of a parameter stored, in particular when the robot arm was switched off for the last time; and or
- Mittel zum Erfassen eines An- bzw. Überfahren der vorgegebenen Justagestellung, insbesondere berührungslos oder mechanisch, und Mittel zum Justieren des Roboterarms auf Basis dieser Erfassung, insbesondere zum Anfahren einer vorgegebenen Vorjustagestellung und/oder Ermitteln eines Offsets zwischen einer Ist-Stellung des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied und einer sensorisch erfassten Stellung des Abtriebs-Strukturglieds und/oder Antriebs; und/oder - Means for detecting an approach or overrun of the predetermined adjustment position, in particular contactless or mechanically, and means for adjusting the Robot arm based on this detection, in particular for moving to a predetermined pre-adjustment position and / or determining an offset between an actual position of the output structural member relative to the drive structural member and a position of the output structural member and / or drive detected by sensors; and or
- Mittel zum Stillsetzen des Roboterarms und/oder Ausgeben einer Fehlermeldung, falls während des Bewegens entgegen der vorgegebenen Verfahrrichtung, insbesondere mittels eines hier beschriebenen Verfahrens, eine Kollision des Abtriebs-Strukturglieds mit einem antriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag erfasst wird und/oder falls während des Bewegens entgegen der vorgegebenen Verfahrrichtung, insbesondere mittels eines hier beschriebenen Verfahrens, eine Kollision des Antriebs-Strukturglieds mit einem abtriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag erfasst wird und/oder falls während des Bewegens entgegen der vorgegebenen Verfahrrichtung, insbesondere mittels eines hier beschriebenen Verfahrens, eine Kollision des Roboterarms mit sich oder seiner Umgebung (3) erfasst wird; und/oder - Means for stopping the robot arm and / or outputting an error message if a collision of the output structural member with an end stop on the drive structural member side is detected while moving against the specified direction of travel, in particular by means of a method described here, and / or if during of moving against the specified direction of travel, in particular by means of a method described here, a collision of the drive structural member with an end stop on the output structural member side is detected and / or if during movement against the specified direction of travel, in particular by means of a method described here, a Collision of the robot arm with itself or its surroundings (3) is detected; and or
- Mittel zum Hochpassfiltern eines Motorstroms oder Motordrehmoments oder Drehmoments zwischen dem Abtriebs-Strukturglied und dem Antrieb und Erfassen der Kollision auf Basis dieses hochpassgefilterten (Motor)Drehmoments bzw. Motorstroms. - Means for high-pass filtering a motor current or motor torque or torque between the output structural member and the drive and detecting the collision on the basis of this high-pass filtered (motor) torque or motor current.
Vorzugsweise kann die Detektion einer Kollision and einem Endanschlag zu einer Vorjustage genutzt werden. Die relative Position zwischen Endanschlag und Justagestellung ist in der Regel bekannt. Dadurch kann der Verfahrwinkel einer Achse vom Endanschlag zur Justagestellung bestimmt werden und das Antriebsstrukturglied und das Abtriebsstrukturglied mittels des Antriebs mit einer höheren Geschwindigkeit als der Suchgeschwindigkeit (nämlich der Sprunggeschwindigkeit) relativ zueinander verlagert werden. Beispielsweise kann die Sprunggeschwindigkeit größer als 5%, bevorzugt zwischen 10% und 50%, insbesondere zwischen 50% und 100% der Maximalgeschwindigkeit sein. Um die Justagestellung entgegen der ursprünglichen Suchrichtung nicht zu überspringen, wird bevorzugt lediglich der Verfahrwinkel zwischen Endanschlag und geschätzter Justagestellung lediglich zu weniger als etwa 80% oder zu weniger als etwa 90% oder zu weniger als etwa 95% mit der Sprunggeschwindigkeit gefahren. Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU), Graphikkarte (GPU) oder dergleichen, und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die Verarbeitungseinheit kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die Verarbeitungseinheit die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere den Roboterarm steuern bzw. justieren kann. Ein Computerprogrammprodukt kann in einer Ausführung ein, insbesondere nicht-flüchtiges, Speichermedium zum Speichern eines Programms bzw. mit einem darauf gespeicherten Programm aufweisen, insbesondere sein, wobei ein Ausführen dieses Programms ein System bzw. eine Steuerung, insbesondere einen Computer, dazu veranlasst, ein hier beschriebenes Verfahren bzw. einen oder mehrere seiner Schritte auszuführen. The detection of a collision at an end stop can preferably be used for a pre-adjustment. The relative position between the end stop and the adjustment position is usually known. As a result, the displacement angle of an axis from the end stop to the adjustment position can be determined and the drive structure member and the output structure member can be displaced relative to one another by means of the drive at a speed higher than the search speed (namely the jump speed). For example, the jumping speed can be greater than 5%, preferably between 10% and 50%, in particular between 50% and 100% of the maximum speed. In order not to skip the adjustment position contrary to the original search direction, only the travel angle between the end stop and the estimated adjustment position is preferably driven to less than about 80% or less than about 90% or less than about 95% with the jumping speed. A means within the meaning of the present invention can be designed in terms of hardware and / or software, in particular a processing unit, in particular a microprocessor unit (CPU), graphics card (GPU), preferably a data or signal connected to a memory and / or bus system, in particular a digital processing unit ) or the like, and / or one or more programs or program modules. The processing unit can be designed to process commands that are implemented as a program stored in a memory system, to acquire input signals from a data bus and / or to output output signals to a data bus. A storage system can have one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid-state and / or other non-volatile media. The program can be designed in such a way that it embodies or is capable of executing the methods described here, so that the processing unit can execute the steps of such methods and thus in particular can control or adjust the robot arm. In one embodiment, a computer program product can have, in particular a non-volatile, storage medium for storing a program or with a program stored thereon, execution of this program causing a system or a controller, in particular a computer, to do so to carry out the method described here or one or more of its steps.
In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch das System bzw. sein(e) Mittel. In one embodiment, one or more, in particular all, steps of the method are carried out completely or partially in an automated manner, in particular by the system or its means.
In einer Ausführung weist das System den Roboterarm auf. In one embodiment, the system has the robot arm.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert: Further advantages and features emerge from the subclaims and the exemplary embodiments. This shows, partly schematically:
Fig. 1: ein System nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; 1 shows a system according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2: einen Teil einer Achse eines Roboterarms des Systems; und Fig. 3: ein Verfahren zum Justieren des Roboterarms nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. 2: a part of an axis of a robot arm of the system; and 3: a method for adjusting the robot arm according to an embodiment of the present invention.
Fig. 1 zeigt ein System nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem sechsachsigen Roboterarm 1 und einer Robotersteuerung 2. 1 shows a system according to an embodiment of the present invention with a six-axis robot arm 1 and a robot controller 2.
Der Roboterarm 1 weist sechs aufeinanderfolgende Drehachsen auf, von denen in Fig. 2 eine bodennächste horizontale Drehachse 10 teilweise dargestellt ist. The robot arm 1 has six successive axes of rotation, of which a horizontal axis of rotation 10 closest to the bottom is partially shown in FIG. 2.
Diese Drehachse 10 weist einen im Antriebs-Strukturglied 11 der Achse 10 angeordneten Motor M auf, der ein Getriebe G antreibt, welches über einen Drehmomentsensor D mit dem Abtriebs-Strukturglied 12 der Achse 10 verbunden ist. This axis of rotation 10 has a motor M which is arranged in the structural drive element 11 of the axle 10 and which drives a transmission G which is connected to the structural output element 12 of the axle 10 via a torque sensor D.
Ein Motormoment oder -ström des Motors M wird durch einen Sensor M1 erfasst, eine Ist-Position des Motors M durch einen Sensor M2. Eine Ist-Position des Abtriebs-Strukturglieds 12 wird in einer Ausführung durch einen Sensor P erfasst. A motor torque or current of the motor M is detected by a sensor M1, an actual position of the motor M by a sensor M2. An actual position of the output structural member 12 is detected by a sensor P in one embodiment.
Die weiteren Achsen des Roboterarms 1 können analog aufgebaut sein, beispielsweise die darauffolgende Drehachse 20 mit deren Antriebs-Strukturglied 12. The other axes of the robot arm 1 can be constructed analogously, for example the subsequent axis of rotation 20 with its structural drive member 12.
In einem Schritt S10 wird eine Verfahrrichtung für die Drehachse 10 vorgegeben. In a step S10, a direction of travel for the axis of rotation 10 is specified.
Dazu wurde im vorhergehenden Betrieb des justierten Roboterarms 1 gespeichert, ob das Abtriebs-Strukturglied 12 relativ zum Antriebs-Strukturglied 11 (zuletzt) links oder rechts von der in Fig. 1 gezeigten vorgegebenen Justagestellung steht. Steht es in Fig. 1 links von der Justagestellung, wird als Verfahrrichtung eine Drehung im Uhrzeigersinn vorgegeben, steht es rechts von der Justagestellung, wird als Verfahrrichtung eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn vorgegeben, d.h. jeweils zu der Justagestellung hin. For this purpose, in the previous operation of the adjusted robot arm 1, it was stored whether the output structural member 12 is (last) left or right of the predetermined adjustment position shown in FIG. 1 relative to the drive structural member 11. If it is to the left of the adjustment position in Fig. 1, a clockwise rotation is specified as the direction of travel; if it is to the right of the adjustment position, an anti-clockwise rotation is specified as the direction of travel, i.e. towards the adjustment position.
Dann wird in Schritt S20, in einer Ausführung nur, das Abtriebs-Strukturglied 12 relativ zum Antriebs-Strukturglied 11 um die Drehachse 10 in einer Suchrichtung, die (zunächst) dieser vorgegebenen Verfahrrichtung entspricht, gedreht, indem die Steuerung 2 den Motor M entsprechend ansteuert. In einem Schritt S30 wird geprüft, ob der Roboterarm bzw. die Drehachse 10 die Justagestellung erreicht hat, beispielsweise, indem ein Hall-Sensor auf dem einen von dem Antriebs-Strukturglied 11 und Abtriebs-Strukturglied 12 einen Magneten auf dem anderen von dem Antriebs-Strukturglied 11 und Abtriebs-Strukturglied 12 erfasst, ein Taster an dem einen von dem Antriebs-Strukturglied 11 und Abtriebs-Strukturglied 12 in eine Kerbe an dem anderen von dem Antriebs-Strukturglied 11 und Abtriebs-Strukturglied 12 eingreift oder dergleichen. Then in step S20, in one embodiment only, the output structural member 12 is rotated relative to the drive structural member 11 about the axis of rotation 10 in a search direction which (initially) corresponds to this predetermined direction of travel, in that the controller 2 activates the motor M accordingly . In a step S30 it is checked whether the robot arm or the axis of rotation 10 has reached the adjustment position, for example by a Hall sensor on one of the drive structural member 11 and output structural member 12 having a magnet on the other of the drive Structural member 11 and output structural member 12 detected, a button on one of the drive structural member 11 and output structural member 12 engages in a notch on the other of the drive structural member 11 and output structural member 12, or the like.
Ist dies der Fall (S30: „Y“), wird die dabei von dem Sensor M2 oder P erfasste Position entsprechend abgeglichen bzw. ein entsprechender Offset zwischen der sensorisch erfassten Ist-Position und der Ist-Position des Abtriebs-Strukturglieds 12 relativ zum Antriebs-Strukturglied 11 in der Justagestellung ermittelt und beim weiteren Steuern des Roboterarms verwendet bzw. berücksichtigt (Schritt S40). In einer Ausführung wird hierzu zunächst eine um einen vorgegebenen Weg gegen die Justagestellung versetzte Vorjustagestellung angefahren und aus dieser die Justagestellung erneut angefahren. If this is the case (S30: “Y”), the position detected by the sensor M2 or P is adjusted accordingly or a corresponding offset between the actual position detected by the sensors and the actual position of the output structural member 12 relative to the drive -Structural member 11 is determined in the adjustment position and used or taken into account in the further control of the robot arm (step S40). In one embodiment, for this purpose a pre-adjustment position offset by a predetermined distance from the adjustment position is first approached, and from this the adjustment position is approached again.
Andernfalls (S30: „N“) wird in einem Schritt S50 geprüft, ob eine Kollision des Abtriebs-Strukturglieds 12 mit einem antriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag 13 oder eine Kollision des Roboterarms 1 mit sich oder einer Bodenfläche 3 erfasst worden ist. Otherwise (S30: “N”) it is checked in a step S50 whether a collision of the output structural member 12 with an end stop 13 on the drive structural member side or a collision of the robot arm 1 with itself or with a floor surface 3 has been detected.
Hierzu wird geprüft, ob wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: For this purpose, it is checked whether at least one of the following conditions is met:
- eine zeitliche Änderung des vom Sensor D ermittelten Drehmoments bzw. das vom Sensor D ermittelte und hochpassgefilterte Drehmoment überschreitet betragsmäßig einen Grenzwert; A change over time in the torque determined by the sensor D or the torque determined by the sensor D and high-pass filtered exceeds a limit value in terms of amount;
- die Abweichung des vom Sensor M1 ermittelten und gefilterten Motordrehmoments bzw. -Stroms liegt außerhalb des Fünffachen gelernten zulässigen Fensters bzw. Momentenschlauchs um dieses gefilterten Motordrehmoment bzw. diesen gefilterten Motorstrom herum; oder the deviation of the motor torque or current determined and filtered by sensor M1 is outside the five times the learned permissible window or torque hose around this filtered motor torque or this filtered motor current; or
- ein Schleppfehler zwischen der vom Sensor M2 oder P erfassten Ist-Position und einer entsprechenden Soll-Position überschreitet betragsmäßig einen vorgegebenen Grenzwert. Ist keine dieser Bedingungen erfüllt (S50: „N“), kehrt das Verfahren bzw. die Steuerung 2 zu Schritt S20 zurück, d.h. bewegt das Abtriebs-Strukturglied 12 relativ zum Antriebs-Strukturglied 11 weiter in der vorgegebenen Verfahrrichtung. - a tracking error between the actual position detected by the sensor M2 or P and a corresponding target position exceeds a predetermined limit value in terms of amount. If none of these conditions are met (S50: “N”), the method or the controller 2 returns to step S20, ie the output structural member 12 moves further relative to the drive structural member 11 in the specified travel direction.
Andernfalls (S50: „Y“) wird in Schritt S60 geprüft, ob die Suchrichtung bereits einmal umgekehrt worden ist. Otherwise (S50: “Y”) it is checked in step S60 whether the search direction has already been reversed once.
Ist dies nicht der Fall (S60: „N“), wird die Suchrichtung umgekehrt (Schritt S70) und das Verfahren bzw. die Steuerung 2 zu Schritt S20 zurück, d.h. bewegt das Abtriebs-Strukturglied 12 relativ zum Antriebs-Strukturglied 11 nun in umgekehrter Suchrichtung bzw. entgegen der vorgegebenen Verfahrrichtung. If this is not the case (S60: “N”), the search direction is reversed (step S70) and the method or controller 2 returns to step S20, ie the output structural member 12 now moves in the opposite direction relative to the drive structural member 11 Search direction or against the specified direction of travel.
Andernfalls wird davon ausgegangen, dass das Erreichen von Schritt S60 nicht daran lag, dass zunächst mit der falschen Suchrichtung versucht wurde, die Justagestellung anzufahren, sondern eine Kollision mit einem unbekannten bzw. -erwarteten Hindernis oder dergleichen aufgetreten ist. Daher wird der Roboter in Schritt S80 stillgesetzt und eine Fehlermeldung ausgegeben. Otherwise, it is assumed that step S60 was not reached because an attempt was initially made to approach the adjustment position with the wrong search direction, but rather a collision with an unknown or expected obstacle or the like occurred. The robot is therefore stopped in step S80 and an error message is output.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezuaszeichenliste Although exemplary embodiments have been explained in the preceding description, it should be pointed out that a large number of modifications are possible. It should also be pointed out that the exemplary designs are merely examples that are not intended to limit the scope of protection, the applications and the structure in any way. Rather, the preceding description provides a person skilled in the art with guidelines for the implementation of at least one exemplary embodiment, with various changes, in particular with regard to the function and arrangement of the described components, being able to be made without departing from the scope of protection as it emerges from the claims and these equivalent combinations of features results. Reference list
1 Roboterarm 1 robotic arm
2 (Roboter)Steuerung 3 Bodenfläche (Umgebung) 2 (robot) controller 3 floor area (environment)
10 (Dreh)Achse 10 (rotary) axis
11 Antriebs-Strukturglied 11 Drive Structural Link
12 Abtriebs-Strukturglied 12 output structural link
13 Endanschlag 20 (Dreh)Achse 13 End stop 20 (rotary) axis
M Motor M engine
G Getriebe G transmission
D Drehmomentsensor D torque sensor
P Positionssensor M1 Drehmoment-/Stromsensor P position sensor M1 torque / current sensor
M2 Positionssensor M2 position sensor

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum Justieren eines Roboterarms (1), der wenigstens eine Achse (10) mit einem Antriebs-Strukturglied (11), einem daran gelagerten Abtriebs-Strukturglied (12) und einem Antrieb (M, G) mit einem Motor (M) zum Bewegen des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied aufweist, wobei, insbesondere bei Stillstand wenigstens einerweiteren solchen Achse (20) des Roboterarms, das Abtriebs-Strukturglied durch den Antrieb relativ zum Antriebs-Strukturglied, insbesondere mit einer gegenüber einem Automatikbetrieb reduzierten Maximalgeschwindigkeit, in einer Suchrichtung bewegt wird (S20), die einer vorgegebenen Verfahrrichtung entspricht, um eine vorgegebene Justagestellung anzufahren, insbesondere zu überfahren, wobei diese Suchrichtung umgekehrt (S70) und das Abtriebs-Strukturglied entgegen der vorgegebenen Verfahrrichtung bewegt wird (S20), um die vorgegebene Justagestellung anzufahren, insbesondere zu überfahren, falls während des Bewegens in der vorgegebenen Verfahrrichtung, insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem der nachfolgenden Ansprüche, eine Kollision des Abtriebs-Strukturglieds mit einem antriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag (13) erfasst wird und/oder falls während des Bewegens in der vorgegebenen Verfahrrichtung, insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem der nachfolgenden Ansprüche, eine Kollision des Antriebs-Strukturglieds mit einem abtriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag erfasst wird und/oder falls während des Bewegens in der vorgegebenen Verfahrrichtung eine Kollision des Roboterarms mit sich oder seiner Umgebung (3) erfasst wird. 1. A method for adjusting a robot arm (1) which has at least one axis (10) with a drive structural member (11), an output structural member (12) mounted thereon and a drive (M, G) with a motor (M) for moving the output structural member relative to the drive structural member, wherein, in particular when at least one other such axis (20) of the robot arm is at a standstill, the output structural member is driven by the drive relative to the drive structural member, in particular at a maximum speed that is reduced compared to automatic operation, is moved in a search direction (S20), which corresponds to a predetermined travel direction, in order to approach a predetermined adjustment position, in particular to drive over, this search direction reversed (S70) and the output structure member is moved against the predetermined travel direction (S20) to the predetermined To move to the adjustment position, in particular to drive over it, if during the movement in the specified traverse direction, in particular by means of a method according to one of the following claims, a collision of the output structural member with a drive-structural member-side end stop (13) is detected and / or if during movement in the specified travel direction, in particular by means of a method according to one of the subsequent claims, a collision of the drive structural member with an output structural member-side end stop is detected and / or if a collision of the robot arm with itself or its surroundings (3) is detected while moving in the specified direction of travel.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrrichtung auf Basis eines, insbesondere bei einem letzten vorhergehenden Abschalten des Roboterarms, gespeicherten Parameters vorgegeben wird (S10). 2. The method according to claim 1, characterized in that the direction of travel is specified on the basis of a parameter stored, in particular when the robot arm was switched off for the last time (S10).
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein An- bzw. Überfahren der vorgegebenen Justagestellung, insbesondere berührungslos oder mechanisch, erfasst und der Roboterarm auf Basis dieser Erfassung justiert, insbesondere eine vorgegebene Vorjustagestellung angefahren und/oder ein Offset zwischen einer Ist-Stellung des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied und einer sensorisch erfassten Stellung des Abtriebs-Strukturglieds und/oder Antriebs ermittelt wird (S40). 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that approaching or overrunning the predetermined adjustment position, in particular contactless or mechanically, is detected and the robot arm is adjusted on the basis of this detection, in particular a predetermined pre-adjustment position and / or an offset between a Actual position of the output structural member relative to the drive structural member and a sensor-detected position of the output structural member and / or drive is determined (S40).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboterarm stillgesetzt und/oder eine Fehlermeldung ausgegeben wird (S80), falls während des Bewegens entgegen der vorgegebenen Verfahrrichtung, insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem der nachfolgenden Ansprüche, eine Kollision des Abtriebs-Strukturglieds mit einem antriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag erfasst wird und/oder falls während des Bewegens entgegen der vorgegebenen Verfahrrichtung, insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem der nachfolgenden Ansprüche, eine Kollision des Antriebs-Strukturglieds mit einem abtriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag erfasst wird und/oder falls während des Bewegens entgegen der vorgegebenen Verfahrrichtung eine Kollision des Roboterarms mit sich oder seiner Umgebung (3) erfasst wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the robot arm is stopped and / or an error message is output (S80) if there is a collision of the output while moving against the specified direction of travel, in particular by means of a method according to one of the following claims -Structural member is detected with an end stop on the drive structure member side and / or if a collision of the drive structure member with an end stop on the output structure member side is detected while moving against the specified direction of travel, in particular by means of a method according to one of the following claims and / or if a collision of the robot arm with itself or its surroundings (3) is detected while moving against the specified direction of travel.
5. Verfahren zum Steuern eines, insbesondere aktuell nicht justierten, Roboterarms (1), der wenigstens eine Achse (10) mit einem Antriebs-Strukturglied (11), einem daran gelagerten Abtriebs-Strukturglied (12) und einem Antrieb (M, G) mit einem Motor (M) zum Bewegen des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied aufweist, wobei eine Kollision des Abtriebs-Strukturglieds mit einem antriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag (13) oder des Antriebs-Strukturglieds mit einem abtriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag oder des Roboterarms mit sich oder seiner Umgebung (3) während eines Bewegens des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied durch den Antrieb auf Basis einer zeitlichen Änderung eines Drehmoments zwischen dem Abtriebs-Strukturglied und dem Antrieb und/oder auf Basis eines Motordrehmoments und/oder -Stroms und/oder auf Basis einer zeitlichen Änderung einer Ist-Position des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied und/oder des Motors und/oder eines Schleppfehlers zwischen dieser Ist-Position und einer Soll-Position erfasst wird (S50). 5. A method for controlling a, in particular currently not adjusted, robot arm (1), the at least one axis (10) with a drive structural member (11), an output structural member (12) mounted thereon and a drive (M, G) with a motor (M) for moving the output structural member relative to the drive structural member, wherein a collision of the output structural member with a drive structural member-side end stop (13) or the drive structural member with an output structural member-side end stop or the robot arm with itself or its surroundings (3) during a movement of the output structural member relative to the drive structural member by the drive on the basis of a change in a torque over time between the output structural member and the drive and / or on the basis of a motor torque and / or current and / or on the basis of a change over time of an actual position of the output structural member relative to the drive structural member and / or the Mo tors and / or a following error between this actual position and a target position is detected (S50).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zur Erfassung der Kollision auf Basis eines Motorstroms oder Drehmoments oder dessen zeitlicher Änderung dieses Drehmoment bzw. dieser Motorstrom hochpassgefiltert und die Kollision auf Basis dieses hochpassgefilterten Drehmoments bzw. Motorstroms erfasst wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein to detect the collision on the basis of a motor current or torque or its change over time, this torque or this motor current is high-pass filtered and the collision is detected on the basis of this high-pass filtered torque or motor current.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Erfassung der Kollision mittels zumindest eines Gelenkmomentsensors erfolgt, der dem Antrieb (M, G) zugeordnet ist. 7. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the collision is detected by means of at least one joint torque sensor which is assigned to the drive (M, G).
8. System (2) zum Steuern bzw. Justieren eines Roboterarms (1), der wenigstens eine Achse (10) mit einem Antriebs-Strukturglied (11), einem daran gelagerten Abtriebs-Strukturglied (12) und einem Antrieb (M, G) mit einem Motor (M) zum Bewegen des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied aufweist, wobei das System zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist und/oder aufweist: 8. System (2) for controlling or adjusting a robot arm (1), which has at least one axis (10) with a drive structural member (11), an output structural member (12) mounted thereon and a drive (M, G) with a motor (M) for moving the output structural member relative to the drive structural member, wherein the system is set up for carrying out a method according to one of the preceding claims and / or has:
- Mittel zum Bewegen des Abtriebs-Strukturglieds, insbesondere bei Stillstand wenigstens einer weiteren solchen Achse (20) des Roboterarms, durch den Antrieb relativ zum Antriebs-Strukturglied, insbesondere mit einer gegenüber einem Automatikbetrieb reduzierten Maximalgeschwindigkeit, in einer vorgegebenen Verfahrrichtung, um eine vorgegebene Justagestellung anzufahren, insbesondere zu überfahren, sowie - Means for moving the output structural member, in particular when at least one other such axis (20) of the robot arm is at a standstill, by the drive relative to the drive structural member, in particular at a maximum speed that is reduced compared to automatic mode, in a predetermined direction of travel, by a predetermined adjustment position to approach, in particular to run over, as well as
- Mittel zum Umkehren dieser Verfahrrichtung und Bewegen des Abtriebs-Strukturglieds entgegen der vorgegebenen Verfahrrichtung, falls während des Bewegens in der vorgegebenen Verfahrrichtung eine Kollision des Abtriebs-Strukturglieds mit einem antriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag (13) oder des Antriebs-Strukturglieds mit einem abtriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag oder des Roboterarms mit sich oder seiner Umgebung (3) erfasst wird; und/oder - Means for reversing this direction of travel and moving the output structural member opposite to the predetermined direction of travel if, while moving in the predetermined direction of movement, the output structural member collides with an end stop (13) on the drive structural member side or the drive structural member with an output - structural member-side end stop or the robot arm with itself or its surroundings (3) is detected; and or
- Mittel zum Erfassen einer Kollision des Abtriebs-Strukturglieds mit einem antriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag (13) und/oder des Antriebs-Strukturglieds mit einem abtriebs-strukturglied-seitigen Endanschlag und/oder des Roboterarms mit sich oder seiner Umgebung (3) während eines Bewegens des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied durch den Antrieb auf Basis einer zeitlichen Änderung eines Drehmoments zwischen dem Abtriebs-Strukturglied und dem Antrieb und/oder auf Basis eines Motordrehmoments und/oder -Stroms und/oder auf Basis einer zeitlichen Änderung einer Ist-Position des Abtriebs-Strukturglieds relativ zum Antriebs-Strukturglied und/oder des Motors und/oder eines Schleppfehlers zwischen dieser Ist-Position und einer Soll-Position. - Means for detecting a collision of the output structural member with a drive structural member-side end stop (13) and / or the drive structural member with an output structural member-side end stop and / or the robot arm with itself or its surroundings (3) during moving the output structural member relative to the drive structural member by the drive on the basis of a change in torque between the output structural member and the drive and / or on the basis of a motor torque and / or current and / or on the basis of a change over time Actual position of the output structural member relative to the Drive structural member and / or the motor and / or a following error between this actual position and a target position.
9. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mittels eines Systems gemäß Anspruch 8. 9. Computer program product with a program code which is stored on a medium readable by a computer for carrying out a method according to one of claims 1 to 7 by means of a system according to claim 8.
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