WO2022053664A1 - Roboter - Google Patents

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WO2022053664A1
WO2022053664A1 PCT/EP2021/075055 EP2021075055W WO2022053664A1 WO 2022053664 A1 WO2022053664 A1 WO 2022053664A1 EP 2021075055 W EP2021075055 W EP 2021075055W WO 2022053664 A1 WO2022053664 A1 WO 2022053664A1
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WO
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robot
contact surface
joint
joint module
robot arm
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/075055
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Riedel
Dieter Schaab
Original Assignee
Kuka Deutschland Gmbh
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Publication date
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Priority to EP21777979.2A priority patent/EP4210912A1/de
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    • B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/046—Revolute coordinate type
    • B25J9/047—Revolute coordinate type the pivoting axis of the first arm being offset to the vertical axis
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Definitions

  • the present invention relates to a robot with a robot arm and a robot joint module, a robot system with the robot, a robot joint module for the robot, and a method for assembling the robot and a method for operating the robot system.
  • Robots that have more joints or axes than are required to move to specified end effector poses for example one, two or three-dimensional end effector positions and/or one, two or three-dimensional end effector orientations, in particular seven- or multi-axis robots, have the great advantage , that in contrast to kinematically determined robots, the same end effector pose can be achieved in different robot positions.
  • obstacles in the working area can advantageously be bypassed and/or the robot can advantageously operate in particular in narrowly defined surroundings such as between shelves, under low ceilings, (narrowly) on side walls or the like.
  • An object of an embodiment of the present invention is to improve a robot and/or its assembly and/or operation.
  • a robot has a robotic arm with a base having a (proximal) base contact surface and a (distal) end effector articulated to the base.
  • Robot (Movement) axes is connected, which can be adjusted or actuated with the help of joint drives of the robot arm (robot arm joint drives) in such a way that the end effector is at least five, in one embodiment at least, in a further development exactly six, in particular by the joint drives, has actuated degrees of freedom.
  • the robot arm thus has at least five (actuated) joints or (movement) axes, in a further development at least, in one embodiment exactly six.
  • one or more of the joints are rotary joints
  • the robot arm in one embodiment is an articulated robot arm or articulated robot (arm), in particular with five or six axes.
  • two or more consecutive joints have parallel joint axes, i.e. in particular rotation axes, and/or two or more consecutive joints have mutually perpendicular joint axes, i.e. in particular rotation axes, intersecting one another in one embodiment.
  • a joint axis closest to the base and a joint axis of a joint of the robot arm following the joint closest to the base are perpendicular to one another and preferably intersect one another. Additionally or alternatively, this joint axis of a joint following the joint closest to the base and a joint axis of a joint of the robot arm following this joint (nearest to the second base) are parallel to one another.
  • a robot tool in particular a gripper, can be fastened to the end effector, preferably in a non-destructive manner.
  • Robot arms with one or more of these features can be advantageously used independently in one embodiment and are therefore particularly suitable for the present invention.
  • the robot has a robot wrist module
  • first contact surface which is or will be fastened to the base contact surface of the robot arm, in one embodiment releasably, in particular positively and/or frictionally, in a further development by means of screws, couplings, quick-release fasteners or the like , or which is provided for this purpose, in particular set up or used;
  • the robot joint module thus has a single degree of freedom actuated (by the robot joint module drive) which corresponds to a degree of freedom of pivoting of the first against the second contact surface about the pivot axis.
  • One embodiment of the present invention is based on the idea of adding a generally cheaper robot arm, in particular subsequently and/or optionally, in one modular design, by means of the additional robot joint module to a robot (arm) with the additional pivot axis of the robot joint module expand or upgrade.
  • the pivot axis of the robot joint module forms an axis of the robot, which in turn can have an articulated arm robot configuration as a whole.
  • a robot according to the invention can be reduced or rearranged about the pivot axis by releasing the first contact surface from the base.
  • (more) cost-effective robot arms can be developed and/or sold and optionally, in particular right from the start or only later, can be expanded with the robot joint module, in particular to form redundant robots, which in particular can offer the advantages mentioned at the outset.
  • a redundant robot can advantageously be installed first and then reduced or retrofitted to become a pure robot arm or about the pivot axis.
  • a six-axis robot arm is particularly preferred, which advantageously enables any desired positioning and orientation of the end effector and is therefore already sufficient for many applications, with a robot joint module with at least, preferably exactly, one pivot axis to a seven- or multi-axis robot (arm), particularly preferably a seven-axis robot (arm), which, in one embodiment, enables any desired positioning and orientation of the end effector with or in different positions of the robot (arm) and thus in particular bypassing obstacles and/or operating in close quarters limited environments such as between shelves, under low ceilings, (narrow) on side walls or the like advantageously allows.
  • the robot is a stationary robot or is attached to the stationary environment, in one embodiment on the floor, wall or ceiling.
  • its fixed workspace in contrast to mobile robots, can advantageously be enlarged; in one embodiment, in particular, a range of the robot and/or its installation options can be improved.
  • the robot has the mobile platform or is a mobile robot.
  • the mobile platform has an undercarriage, in particular railless or not rail-bound, in particular one or more driven and/or steerable wheels, chains or the like. Due to the inventive expansion of the degrees of freedom of the robot arm around the pivot axis between the robot arm (base) and the mobile platform, it can be used particularly advantageously in one embodiment, in particular in tightly limited spaces such as between shelves, under low ceilings, (narrow) on side walls or the like .
  • the first contact surface is a one-piece surface or a single, coherent surface or a multi-part surface or a surface with two or more sections that are spaced apart from one another, in particular separated by gaps and/or formed on different structures. In one embodiment, the first contact surface is at least partially flat and/or has one or more steps.
  • the second contact surface is a one-piece surface or a single, coherent surface or a multi-part surface or a surface with two or more sections that are spaced apart from one another, in particular separated by gaps and/or formed on different structures.
  • the second contact surface is planar at least in regions and/or has one or more steps.
  • the base contact surface is a one-part surface or a single, coherent surface or a multi-part surface or one surface with two or more sections spaced apart from one another, in particular separated by gaps and/or formed on different structures.
  • the base contact surface is planar at least in regions and/or has one or more steps.
  • the attachment of the robot (arm), in particular its stability and/or reliability, can be improved.
  • the pivot axis of the robot joint module is arranged on a side of the first contact surface that is remote from the robot arm.
  • the pivot axis of the robot joint module is in one embodiment, in particular when the robot is floor or ceiling mounted, a horizontal axis or when the robot is set up on a level floor or on a level floor or mobile platform standing horizontally horizontal.
  • the robot or the second contact surface is or will be attached to a floor or a ceiling of the environment or set up or used for this purpose.
  • the pivot axis of the robot joint module is in one embodiment against a joint axis, in particular a rotational axis of a joint of the robot arm closest to the base, by at least 60° and at most 120°, in particular at least 75° and/or at most 105°, in one embodiment by 90°, inclined, this articulation axis of a joint of the robot arm closest to the base being vertical in one embodiment, a vertical articulation axis or when the robot is set up or on a level floor or when the mobile platform is standing horizontally.
  • the pivot axis of the robot joint module intersects one, in particular this, joint axis, in particular axis of rotation of one or the joint of the robot arm closest to the base.
  • the pivot axis of the robot joint module overlaps the first contact surface and/or the second contact surface, in particular in one embodiment the pivot axis crosses an outer contour of the first and/or second contact surface or intersects with it, in a Execution (each) at a distance from this outer contour. In other words, in one embodiment, the pivot axis is not located laterally next to the first or second contact surface.
  • the pivot axis is parallel to the first contact surface and/or to the second contact surface.
  • a joint axis in particular a rotational axis of a joint of the robot arm that follows or is closest to the base or is the second to the base, is in at least one position or pose, in particular a zero position, of the robot arm, in particular of its joint axis that is closest to the base, against the pivot axis of the Robot joint module inclined by more than ⁇ 30 °, in one development it is (in this position of the robot arm) parallel to the pivot axis of the robot joint module.
  • the reach of the robot (arm) can advantageously be increased.
  • one, in particular this, joint, in particular axis of rotation of a joint following or next to the base-nearest joint or the second-nearest joint of the robot arm is in at least one position or pose, in particular a zero position, of the robot arm, in particular of it base-nearest joint axis, against the pivot axis of the robot joint module by at least 60 ° and at most 120 ° inclined, in a further development it is (in this position of the robot arm) perpendicular to the pivot axis of the robot joint module.
  • the first contact surface of the robot joint module and the base contact surface of the robot arm are designed in such a way, in particular coordinated with one another, that they can alternatively be fastened to one another in at least two orientations offset from one another, in particular by at least 45° and/or at most 135°, in particular ie in at least two orientations offset by 90° from one another.
  • the first contact surface of the robot joint module and the base contact surface of the robot arm are designed in such a way, in particular coordinated with one another, that they can only be fastened to one another in discrete orientations.
  • the first contact surface of the robot joint module and the base contact surface of the robot arm each have a corresponding hole pattern or pattern and/or correspondingly distributed or arranged projections or recesses, with one, two or more of the offset orientations in each case at least one projection engages in a recess and/or the first and base contact surfaces can be screwed or screwed to one another by means of screws passing through holes in their hole patterns.
  • the robot arm can be expanded by a particularly suitable or advantageous proximal pivot axis, as required.
  • the first and second contact surfaces of the robot joint module with and/or without a fixed robot arm are at most ⁇ 90° or at most less than ⁇ 90°, in particular at most ⁇ 85° or at most less than ⁇ 85°, in one Version can be swiveled by a maximum of ⁇ 80° or by a maximum of less than ⁇ 80°, in one version a (maximum) swivel range of the swivel axis, in one version structurally or positively, in particular by stops, and/or in terms of control technology, in particular with the aid of a or several, in particular non-contact, sensors, limited accordingly.
  • a (maximum) pivoting range of the pivot axis is less than or equal to 180°, in particular less than or equal to 170°, in one embodiment is less than or equal to 160°, in one embodiment constructively or positively, in particular by stops, and/ or in terms of control technology, in particular with the help of one or more sensors, in particular non-contact sensors.
  • the risk of being trapped by the robot joint module can be reduced.
  • the first and second contact surfaces of the robot joint module with and/or without the robot arm attached are offset from one another by ⁇ 120° or by more than ⁇ 120°, in particular by ⁇ 150° or by more than ⁇ 150°, in one embodiment by more than ⁇ 360°, pivotable.
  • the working area of the robot arm can advantageously be enlarged in one embodiment.
  • first and second contact surfaces are, in particular only, parallel to one another in a pivoting position (about the pivoting axis) and/or offset or tilted or inclined relative to one another in at least one pivoting position (about the pivoting axis).
  • an orientation of the robot arm of the robot expanded with the robot joint module relative to the environment or mobile platform can be realized, which corresponds to the orientation of the robot arm attached to the environment or mobile platform without a robot joint module, as well as several additional orientations .
  • the first contact surface is arranged on an L-flange, wherein in one embodiment a web of the L-flange can be perpendicular and/or a web of the L-flange can be parallel to the pivot axis.
  • the second contact surface is arranged on an L-flange, wherein in one embodiment a web of the L-flange can be perpendicular and/or a web of the L-flange can be parallel to the pivot axis.
  • the second contact surface of the robot joint module is designed in such a way that it can (alternatively) be fastened to the same interface or counter surface, in particular the environment or mobile platform, instead of the base contact surface of the robot arm.
  • a hole pattern of the second contact surface is designed in such a way that it can be screwed with one or more screws instead of a hole pattern on the base contact surface with the same screw distribution or the same screw pattern; in particular, the hole pattern on the second contact surface can match the hole pattern on the base contact surface correspond.
  • a protrusion distribution or a protrusion pattern with one or more protrusions of the second contact surface can be used in place of a protrusion distribution or a protrusion pattern with one or more protrusions on the base contact surface, in particular with a positive fit, in the same recess distribution or the same recess pattern and/or a recess distribution or a recess pattern of the second contact surface instead of a recess distribution or a recess pattern of the base contact surface, in particular form-fitting, can be placed on the same projection distribution or the same projection pattern with one or more projections.
  • the robot according to the invention or its proximal second contact surface can be attached to the environment or mobile platform instead of the robot arm or its proximal base contact surface or a similar robot arm, and the robot arm can thus be advantageously installed in an existing robot cell or on an existing mobile platform around the pivot axis or, conversely, the robot arm or its proximal base contact surface is attached to the environment or mobile platform instead of the proximal second contact surface and the robot is thus advantageously installed in an existing robot cell or on an existing mobile platform be reduced around the pivot axis.
  • a height H is between the first and second
  • At least one motor of the robot joint module drive is arranged between the first and second contact surfaces and/or an electric motor.
  • the first contact surface overlaps the robot joint module drive, in particular in one embodiment an outer contour of the first contact surface crosses an outer contour of the robot joint module drive, in one embodiment at a distance from it.
  • the first contact surface covers or protrudes at least one motor of the robot joint module drive.
  • the first and second contact surfaces are offset from one another in the direction of the pivot axis, and in a further development they are arranged on opposite sides of a plane normal to the pivot axis. As a result, mobility around the pivot axis can be increased in one embodiment.
  • an outer contour of the first contact surface of the robot joint module and an outer contour of the base contact surface deviate from one another by at most 10%, preferably at most 5%.
  • a length of the outer contour of the first contact surface and a length of the outer contour of the base contact surface deviate from each other by a maximum of 10%, preferably a maximum of 5%, of one length or the other and/or that the outer contour of the first contact surface both within an outer contour , which has a constant distance from the outer contour of the base contact surface and is 10%, preferably at most 5%, longer than the outer contour of the base contact surface, and also lies within an outer contour that has a constant distance from the outer contour of the base contact surface and is shorter than the outer contour of the base contact surface by 10%, preferably at most 5%.
  • each has a, in particular flexible, one-part or multi-part cover, in particular an apron or The like, arranged that completely or partially covers a gap between the base contact surface and the first contact surface attached thereto or is provided for this purpose, in particular is set up or used.
  • the probability of the first and base contact surfaces getting caught can be reduced.
  • the robot has a detection device on the robot arm and/or on the robot joint module, which, in particular by sensors and/or touching, in particular mechanically and/or electrically, or without contact, in particular optically, magnetically and/or electrically, detects the base contact surface (or whose presence) on the first contact surface and/or a position and/or alignment of the base contact surface relative to, in particular on, the first contact surface is detected or provided for this purpose, in particular set up or used.
  • a detection device on the robot arm and/or on the robot joint module which, in particular by sensors and/or touching, in particular mechanically and/or electrically, or without contact, in particular optically, magnetically and/or electrically, detects the base contact surface (or whose presence) on the first contact surface and/or a position and/or alignment of the base contact surface relative to, in particular on, the first contact surface is detected or provided for this purpose, in particular set up or used.
  • the detection device has for this purpose one or more (provided for this purpose, in particular configured or used) on the robot arm side and/or one or more (provided for this purpose, in particular configured or used) on the robot joint module side, magnetic (field) sensors, buttons, Radio transmitters or receivers, in one embodiment NFC transmitters or receivers, in particular RFID transmitters or receivers.
  • the robot has a robot joint module-side detection device which, in particular by sensors and/or without contact, in one embodiment optically, in particular by means of a laser, capacitively and/or by means of ultrasound, detects a safety area around the robot joint module, in particular to the side of, in one embodiment on both sides , which monitors the pivot axis or is provided for this purpose, in particular is set up or used.
  • a robot joint module-side detection device which, in particular by sensors and/or without contact, in one embodiment optically, in particular by means of a laser, capacitively and/or by means of ultrasound, detects a safety area around the robot joint module, in particular to the side of, in one embodiment on both sides , which monitors the pivot axis or is provided for this purpose, in particular is set up or used.
  • the probability of jamming when pivoting about the pivot axis can be reduced.
  • the robot joint module in one embodiment the robot joint module drive, has a brake, in one embodiment mechanical, hydraulic and/or electrical, in particular electromagnetic, which brakes the pivot axis, in one embodiment brakes and/or fixes it or as a parking brake acts on the pivot axis, or is provided for this purpose, in particular is set up or used.
  • a brake in one embodiment mechanical, hydraulic and/or electrical, in particular electromagnetic, which brakes the pivot axis, in one embodiment brakes and/or fixes it or as a parking brake acts on the pivot axis, or is provided for this purpose, in particular is set up or used.
  • the operation in particular the safety and/or the energy consumption, can be improved.
  • the robot joint module has a detection device that detects one or more joint forces and/or torques, in particular along the pivot axis or about the pivot axis and/or transversely to the pivot axis, or is provided for this purpose, in particular is set up or is used, in particular one or more drive-side joint torque sensors and/or one or more output-side joint torque sensors.
  • the operation, in particular the (on) control and/or safety can be improved in one embodiment, in particular when in one embodiment additionally or alternatively the robot arm has a detection device for one or more of its joints (each) which detects one or more joint forces and/or torques on or in the (respective) joint or is provided for this purpose, in particular is set up or is used, in particular one or more drive-side joint torque sensors and/or one or more output-side joint torque sensors.
  • signals from the robot joint module-side detection device and the robot arm-side detection device(s) are jointly evaluated or used to control and/or monitor the robot.
  • the robot joint module has drive electronics for operating the robot joint module drive, in one embodiment at least one position and/or speed sensor for detecting a position or speed of the pivot axis, at least one converter and/or evaluation electronics, in particular for the aforementioned
  • Joint force and/or torque detection device and/or the position or speed sensor safety electronics for monitoring the robot joint module, an adjustment sensor for detecting an adjustment position of the pivot axis, and/or a cooling device, in particular an external heat sink and/or one or more cooling fins , for cooling one or more of these components.
  • the heat sink has one or more cooling fins. Additionally or alternatively, in one embodiment, one or more electronic components, in particular power electronic components, are at least partially in the heat sink and/or one or more external connections, in particular signal, media and/or power external connections of the robot, in particular the robot arm and/or the Robot joint module, arranged on the heat sink. As a result, in one embodiment, the operation can be improved and/or the robot can be made (more) compact.
  • an accuracy, in particular positioning or repeat accuracy, of the robot joint module drive corresponds to at least that of at least one of the robot arm joint drives and/or a sensitivity of the Robot joint module drive of at least those of at least one of the robot arm joint drives and/or a security of the robot joint module drive of at least those of at least one of the robot arm joint drives.
  • controlling is also understood to mean, in particular, regulating.
  • the robot joint module has at least one line routing, which has at least one single-channel or multi-channel line for supplying and/or communicating with the robot joint module(s), in particular the robot joint module drive(s) and/or at least one sensor on the robot joint module or robot joint module (s), in particular a torque sensor (s) on the input or output side or the like, in particular positively and/or frictionally, leads or is provided for this purpose, in particular is set up or used (robot articulated module line guide).
  • the robot joint module has at least one line guide, which has at least one single-channel or multi-channel line attached to the robot arm, in one embodiment for supplying at least one and/or communicating with at least one robot arm joint drive(s) and/or robot arm-side or robot arm sensor(s) and/or a tool(s) arranged on the end effector, in particular in a positive and/or frictional manner, leads or is provided for this purpose, in particular is set up or used (robot arm line guidance).
  • the robotic joint module line guide and/or the robotic arm line guide can be rotated about the pivot axis of the robotic joint module. In this way, in one embodiment, torsion of the line when it is pivoted about the pivot axis can advantageously be reduced.
  • the robot wrist module line guide and/or the robot arm line guide is non-rotatable relative to the robot wrist module about the pivot axis of the robot wrist module. As a result, in one embodiment, a movement of the line relative to the robot joint module, which is in particular difficult to predict or unexpected, can advantageously be reduced.
  • the robot joint module line guide and/or the robot arm line guide guides the (respective) line at least in sections parallel to the pivot axis; in one embodiment, the robot joint module line guide and/or the robot arm line guide or a section of the line routed through it is aligned with the swivel axis. In this way, in one embodiment, a movement of the line when it is pivoted about the pivot axis can advantageously be reduced.
  • the robot joint module line guide and/or the robot arm line guide wrap around the pivot axis of the robot joint module at least in sections, in one embodiment around or to at least 45°, in particular at least 90°. In this way, in one embodiment, torsion of the line when it is pivoted about the pivot axis can advantageously be reduced.
  • the robot joint module line guide and/or the robot arm line guide has at least one predetermined separation point, which in a further development has a non-destructively detachable, in particular frictional and/or magnetic, connection between two separation interfaces and/or a predetermined breaking point. In this way, in one embodiment, damage to the (respective) line can be avoided.
  • At least one single-channel or multi-channel line of the robot arm in one embodiment at least one single- or multi-channel line for the supply of at least one and/or communication with at least one robot arm-side or robot arm sensor(s) and/or robot arm joint drive(s ) and / or a / -m arranged on the end effector tool (s), in the robot joint module (a) out, in one embodiment passed through this, and / or has one or more plug connections between the robot arm and Robot joint module and / or one or more sliding contacts between the robot arm and robot joint module.
  • the line of the robot arm is routed into the robot joint module within a one-part or multi-part cover.
  • the cover is fixed to the base and in one embodiment it is attached to it.
  • the cable of the robot arm is routed in one embodiment in or through a cable guide drum, which is permanently connected to the robot arm in one embodiment, permanently connected to the cover in a further development or integrally formed, in another embodiment located inside the robot wrist module.
  • At least one line for supplying and/or communicating with the robot joint module(s), in particular the robot joint module drive(s) and/or at least one robot joint module-side or robot joint module sensor(s), is/are located in the guided through the cable guide drum and/or has a connection point which is arranged together with a connection point (of the) at least one line of the robot arm in a common external connection of the robot joint module, in one embodiment its heat sink.
  • the or one or more of the plug connections have (each) at least one plug on the robot arm side and at least one mating plug on the robot joint module side and/or are closed during or by fastening the first contact surface to the base contact surface or are designed in such a way that in arranged in one execution.
  • the or one or more of the connector(s) on the robot arm is the or one or more of the connector connections (each) on the base contact surface and/or the or one or more of the mating connector(s) on the robot joint module is/are one or more of the plug connections (each) arranged on the first contact surface.
  • One or more of the lines mentioned here can, in particular, be electrical lines for the transmission of digital and/or analog signals or Supply lines, in particular electrical lines for power supply or fluid (supply) lines, in particular for supplying a tool arranged on the end effector with hydraulic and/or pneumatic media, in particular water, oil, (compressed) air or the like.
  • one or more of the aforementioned features can improve operation, in particular reduce the risk of damage to a line, and/or improve, in particular simplify, the assembly of the robot.
  • a robot system has a robot described here and, in one embodiment, a central or common or integrated robot controller, which jointly controls the robot arm joint drives of the robot arm and the robot joint module drive of the robot joint module or is provided for this purpose , in particular is set up or used.
  • the robot controller adjusts the pivot axis of the robot joint module or the robot joint module drive and the joint axis of one or more joints of the robot arm or its/their robot arm joint drives simultaneously or is provided for this purpose, in particular set up or used for this purpose.
  • the robot controller controls the robot arm joint drives of the robot arm and the robot joint module drive of the robot joint module or adjusts their joint axes or drives on the basis of a kinematic model, stored in particular in the robot controller, which shows the pivot axis of the robot joint module and the joint axes of the joints of the Robot arm, in particular their positions and / or orientations to each other and / or their control parameters such as adjustment ranges.
  • the kinematic model can be an elastic and/or dynamic model, which includes deformation parameters, in particular stiffness, load-related elastic deformations or their compensation or the like (elastic model), or inertia parameters, in particular masses, centers of gravity, mass moments of inertia or the like (dynamic model).
  • the kinematics model is a continuous or uniform model.
  • a robot joint module described here for a robot described here in particular a robot described here, or a use described here of a robot joint module described here for expanding a robot arm described here to a robot described here, in particular by fastening the base contact surface on the first contact surface, and/or for reducing a robot to a robot arm described here, in particular by detaching the base contact surface from the first contact surface, under protection.
  • the first contact surface is or is fastened, in particular detachably, to the base contact surface and/or, in particular previously, simultaneously or subsequently, the second contact surface is or is to the stationary Environment or mobile platform attached.
  • the expanded robot can advantageously be used, in particular installed, from the outset as a complete robot.
  • the installation can advantageously be carried out in stages and/or the robot arm can be used independently for a longer period of time elsewhere.
  • the base pad prior to attaching the first pad to the base pad, the base pad is first removed from the stationary environment or mobile platform is released and then the second contact surface is attached to the stationary environment or mobile platform instead of the base contact surface.
  • the base contact surface is detached, in particular again, from the first contact surface, which is also generalized here as assembly of the (reduced or retrofitted) robot ( arm)s is referred to.
  • the base contact surface of the robot arm in one embodiment, is detachable and/or instead of the second contact surface, on the stationary environment or mobile platform attached.
  • the or the presence of the base contact surface on the first contact surface and/or a position and/or orientation of the base contact surface relative to, in particular on, the first contact surface is fully or partially automatically detected, in one embodiment at least partially by or by means of the robot wrist module(s) and/or by or by means of the robot arm(s).
  • a detection device on the robot arm detects, in particular by sensors, the first contact surface or its presence on the base contact surface and/or the position and/or orientation of the first contact surface relative to the base contact surface and/or a detection device on the robot joint module, in particular sensory, the base contact surface or its presence on the first contact surface and/or the position and/or alignment of the base contact surface relative to the first contact surface.
  • this detection includes mechanical, electrical, in particular capacitive, magnetic, in particular magnetic field sensory, and/or optical detection.
  • at least one magnetic field sensor on the robot arm detects one or more magnets on the robot joint module and/or at least one magnetic field sensor on the robot joint module detects one or more magnets on the robot arm.
  • At least one radio receiver on the robot arm in particular N FC radio receiver, in one embodiment an RFID radio receiver, detects radio signals from one or more transmitters on the robot joint module, in particular antennas, and/or at least one radio receiver on the robot joint module, in particular NFC radio receiver. in one embodiment, an RFID radio receiver, radio signals from one or more transmitters on the robot arm, in particular antennas.
  • detecting an alignment of the base contact surface relative to the first contact surface includes an adjustment of the pivot axis and/or a, in particular horizontal, joint, in particular axis of rotation of at least one robot arm joint, a detection of a load change caused thereby, in particular about the pivot axis, if necessary, an adjustment of the joint axis of the robot arm joint after rotating the robot arm in relation to its base contact surface, in particular by 90°, a detection of a load change caused thereby, in particular about the pivot axis, and a determination of the alignment on the basis of this detected load change(s).
  • the robot arm is attached to the first contact surface of the robot joint module in a vertical candle position and the robot arm is then bent in a horizontal joint axis, this causes a load change around the pivot axis, provided that this and the horizontal joint axis are not perpendicular to one another.
  • This load change can be detected by a joint torque sensor of the robot joint module and the alignment of the first contact surface relative to the base contact surface can be determined therefrom, for example an alignment of the horizontal joint axis of the robot arm parallel to the pivot axis and its direction of rotation.
  • the detected change in load around the swivel axis is equal to zero. Then the horizontal Joint axis in the candle position around a vertical axis, for example by 90°, and then the robot arm can be bent again in the horizontal joint axis, which is now no longer perpendicular to the pivot axis, so that now, as described above, the orientation of the first contact surface is relative to the base contact surface can be determined.
  • the or the presence of the base contact surface on the first contact surface and/or a position and/or orientation of the base contact surface relative to the first contact surface is entered manually.
  • the detected or entered position and/or orientation of the base contact surface relative to the first contact surface and/or the presence of the base contact surface on the first contact surface is used in one embodiment when controlling the robot, in one embodiment in the kinematic Model of the robot controller, taken into account, stored in one embodiment, with the kinematic model being parameterized or updated on the basis of this recorded or input data in one embodiment.
  • the kinematic Model of the robot controller taken into account, stored in one embodiment, with the kinematic model being parameterized or updated on the basis of this recorded or input data in one embodiment.
  • Forward and/or backward transformation for transforming between joint and Cartesian coordinates differ depending on the orientation of the base contact surface relative to the first contact surface.
  • the robot after attaching the base contact surface to the first contact surface and/or the second contact surface to the environment or mobile platform and/or after detaching the base contact surface from the first contact surface and/or attaching the base -Contact area calibrated on the environment or mobile platform instead of the second contact area.
  • one or more, in particular all, steps of a method described here are carried out fully or partially automatically, in particular by the robot controller.
  • the (attachment) or presence of the base contact surface on the first contact surface or a position and/or orientation of the base contact surface relative to the first contact surface means the (attachment) or presence of the first(s) ) Includes contact surface on the base contact surface or a position and/or orientation of the first contact surface relative to the base contact surface.
  • the robot (with robot joint module) and the robot arm alone have and/or meet the same requirements with regard to operating voltage, safety (category), encoder system, (actuating) control and/or sensors.
  • the robot controller controls the robot based on or as a function of a base contact surface detected (by the corresponding detection device) on the first contact surface and/or position and/or orientation of the base contact surface relative to the first contact surface and/or a monitoring of a security area (by the corresponding detection device) or is set up for this purpose or is used for this purpose. In one embodiment, the robot controller limits or prevents panning about the pan axis upon detecting an obstacle in the safety area.
  • the robot controller moves or adjusts the pivot axis or the robot joint module drive, preferably together or jointly with the joint axis of at least one joint of the robot arm or its robot arm joint drive and/or on the basis of the continuous kinematic model, in particular a continuous ( Forward and/or backwards transformation between joint or axis space and Cartesian or working space in order to guide the end effector into a specified pose and/or on a specified path, in particular to transport a workpiece and/or a processing position or approaching or departing the train, or is set up for this purpose or is used for this purpose.
  • the continuous kinematic model in particular a continuous ( Forward and/or backwards transformation between joint or axis space and Cartesian or working space in order to guide the end effector into a specified pose and/or on a specified path, in particular to transport a workpiece and/or a processing position or approaching or departing the train, or is set up for this purpose or is used for this purpose.
  • One or more protrusions referred to herein are, in one embodiment, formed integrally with the corresponding element or surface. In this way, a particularly stable connection can be realized in one embodiment.
  • one or more projections mentioned here are permanently connected, in particular with a material connection, to the corresponding element or the corresponding surface. As a result, in one embodiment, a reliable connection can be combined with advantageous manufacture.
  • one or more projections mentioned here can be or will be detached non-destructively, in particular with a positive and/or frictional connection, with the corresponding element or the corresponding surface. In this way, a simple (dis)assembly can be implemented in one embodiment.
  • one or more permanently connected projections mentioned here and/or one or more non-destructively detachable connected projections mentioned here each have at least one separately manufactured pin, and can in particular be such a pin. Also integrally formed projections can advantageously be pin-shaped.
  • a projection distribution of the second contact surface can include one or more projections formed integrally with the second contact surface and/or one or more projections permanently connected and/or one or more non-destructively detachable projections to the second contact surface, in particular pins, in one embodiment locating pins , have, in particular consist of, and/or a projection distribution of the base contact surface one or more projections formed integrally with the base contact surface and/or one or more projections connected permanently and/or one or more non-destructively releasable to the base contact surface, in particular pins, in one embodiment receiving pins, have, in particular consist of these.
  • FIG. 1 shows a robot according to an embodiment of the present invention in candle position
  • Fig. 2 an enlarged detail of a robot wrist module and part of a proximal base of a robot arm of the robot;
  • FIG. 3 the enlarged detail of FIG. 2 from a different perspective; 4: the robot joint module alone;
  • FIG. 5 shows the robot joint module in a representation corresponding to FIG. 3 with a line guide for a line attached to the robot arm;
  • FIG. 7 shows the kinematic structure of the robot with a first alignment of a first contact surface of the robot joint module relative to a base contact surface of the robot arm;
  • FIG. 8 shows the kinematic structure of the robot with an orientation of the first contact surface rotated by 90° relative to the orientation of FIG. 7 relative to the base contact surface;
  • FIG. 11 a part of a robot according to a further embodiment of the present invention in a representation corresponding to FIG. 8 ;
  • Fig. 12A a part of a robot according to a further embodiment of the present invention in the representation corresponding to Fig. 5;
  • Fig. 12B the part of the robot of Fig. 12A with lines;
  • Fig. 13A, 13B a part of a robot according to a further embodiment of the present invention in Fig. 12A, 12B corresponding representation;
  • Figures 14A, 14B A part of a robot according to a further embodiment of the present invention in Figures 12A, 12B corresponding representation.
  • Fig. 1 shows a robot according to an embodiment of the present invention in candle position.
  • the robot has a six-axis articulated robot arm or robotic articulated arm, which has a base 10 with a base contact surface 11 (see FIG Robot arm articulation drives are adjustable such that the end effector 2 has six actuated degrees of freedom relative to the base 10, as indicated by the corresponding articulation angles q1-q6 in the kinematic schematics of FIGS. 7-9.
  • the robot comprises a robot joint module 30 which has a first contact surface 31 removably attached to the base contact surface 11 by means of screws 4, a second contact surface 32 which is detachably attached to a stationary environment by means of screws 4, and a robot joint module drive for pivoting the first against the second contact surface about a pivot axis A, so that the end effector 2 has seven actuated degrees of freedom relative to the second contact surface 32 or stationary environment, as indicated in Fig. 7, 8 by the pivot angle qO about the pivot axis A.
  • the second contact surface 32 is releasably fastened to a mobile platform 50 by means of screws 4, which can move without rails via wheels 51.
  • the pivot axis A of the robot joint module is arranged on a side of the first contact surface 11 which is remote from the robot arm (at the bottom in FIG. 7). It is a horizontal axis and inclined by 90° against and intersects a vertical joint axis of a joint closest to the base of the robot arm, which is indicated by the joint angle q1. In addition, the pivot axis A overlaps the first contact surface 11 , as can be seen particularly well in FIG. 8 .
  • a joint axis of the joint of the robot arm following the joint closest to the base, which is indicated by the joint angle q2, is in the orientation shown in Fig. 7 of the base contact surface 11 relative to the first contact surface 31 in a position shown in Fig. 7, 8 shown zero position of the robot arm against the pivot axis A inclined by 0 ° or parallel to this.
  • this joint axis of the joint of the robot arm following the joint closest to the base is in the zero position of the robot arm shown in Fig. 7, 8 against the pivot axis A by 90 ° inclined or perpendicular to this.
  • the first and second contact surfaces 31, 32 are parallel to one another.
  • the first contact surface 31 is arranged on an L-flange (see FIG. 4, 10).
  • the hole pattern and a recess distribution with recesses 32a of the second contact surface 32 match the hole pattern or the recess distribution of the base contact surface 11 with recesses for projections 31a of a projection distribution of the first contact surface, so that the second contact surface 32 can be used as an alternative instead of the base contact surface 11 can be placed on the same interface and can be screwed to this by the screw distribution with the screws 4.
  • the projections (31a) can be designed as (receiving) pins that are permanently or non-destructively detachable.
  • the first contact surface 31 of the robot joint module and the base contact surface 11 are designed in such a way that they can alternatively be fastened to one another in four orientations which are each offset by 90° with respect to one another.
  • a height H between parallel first and second contact surfaces 31, 32 essentially corresponds to a maximum width D of the first contact surface 31.
  • a motor 62 of the robot wrist module drive is arranged between the first and second contact surfaces 31 , 32 .
  • the first contact surface 31 overlaps the robot joint module drive, in particular covers the motor 62 of the robot joint module drive.
  • a flexible cover 110 may cover a gap between the first pad and the base pad (dashed in Figure 9).
  • the robot joint module has a brake integrated into the motor 62 with gear 62a for braking the swivel axis A, an output-side joint torque sensor 63, drive electronics 64 for operating the robot joint module drive, safety electronics 65 for monitoring the robot joint module, an adjustment sensor 66 and a cooling device of cooling fins 33 for cooling one or more of these components.
  • the robot joint module also has a cable guide that wraps around the pivot axis A at least in sections in the form of a cable guide drum 67 for guiding a cable for communication with the joint torque sensor 63 and a cable guide (68A, 68B.1, 68B.2) aligned with the pivot axis A for guiding a line L attached to the robot arm in sections parallel to the pivot axis A with a predetermined separation point between the magnet adapter 68A, which is positively secured against twisting, and the two-part cable holder 68B.1, 68B.2 of the line guide (68A, 68B.1, 68B.2).
  • Fig. 7, 8 is also a robot controller 7 of a robot system according to an embodiment of the present invention for jointly controlling the robot arm joint drives of the robot arm and the robot joint module drive of the robot joint module, in particular for the simultaneous adjustment of the pivot axis A and at least one of the joint axes of the robot arm shown on the basis of a kinematic model, which has the pivot axis of the robot joint module and the joint axes of the joints of the robot arm.
  • this robot control is arranged in the mobile platform.
  • the base contact surface 11 is screwed to the first contact surface 31 and the second contact surface 32 to the stationary environment or mobile platform. If only the robot arm is to be used alone, the base contact surface 11 is detached from the first contact surface 31 and screwed to the stationary environment or mobile platform in place of the second contact surface 32 .
  • the maximum pivoting range around pivot axis A is limited by one or more stops (not shown) and/or software, in particular by or in the robot controller 7, to ⁇ 90° or less than ⁇ 90° or to 180° or less than 180°, for example to ⁇ 85° or 170° or the like.
  • FIG. 11 shows a part of a robot according to a further embodiment of the present invention in a representation corresponding to FIG.
  • Corresponding elements are identified by identical reference symbols, so that reference is made to the above description and only differences are discussed below.
  • the first and second contact surfaces of the robot joint module can be pivoted relative to one another by more than ⁇ 120° with the robot arm attached (with the corresponding position of the robot arm) and even by more than ⁇ 360° relative to one another without the robot arm attached.
  • the first and second contact surfaces are also arranged on opposite sides of a plane normal to the pivot axis.
  • the second contact surface 32 could also be attached to the mobile platform 50 (cf. FIG. 9).
  • Fig. 12A shows a part of a robot according to a further embodiment of the present invention in the representation corresponding to Fig. 5, the perspective being different, Fig. 12B the part of this robot with indicated lines.
  • Corresponding elements are identified by identical reference symbols, so that reference is made to the above description and only differences are discussed below.
  • lines 210 of the robot arm for example electrical supply and communication or signal lines for robot arm joint drives and/or robot arm sensors and/or water, oil and/or (pressure) Air lines, inside a cover 220 in the robot wrist module 30 (in) routed.
  • the cover 220 is attached to the base 10 .
  • the wires 210 are routed into or through a cable guide drum 67' integral with the cover 220. As shown in FIG.
  • a line 210' for supplying and/or communicating with a Z-m robotic wrist module-side sensor(s) 230 is routed in or through the cable guide drum 67'.
  • connection point of this line 210' is arranged together with connection points of the lines 210 of the robot arm in a common external connection 241 of the robot joint module 30 or heat sink 240.
  • An electrical supply and communication or signal line for the robot joint module drive is indicated at 250 , the connection point of which is arranged in a further external connection 242 of the robot joint module 30 or heat sink 240 .
  • FIGS. 12A, 12B show a part of a robot according to a further embodiment of the present invention in the representation corresponding to Figs. 12A, 12B.
  • Corresponding elements are identified by identical reference symbols, so that reference is made to the above description and only differences are discussed below.
  • the cable guide drum 67'' is not formed integrally with the cover 220, but is arranged inside the robot joint module 30.
  • the robot joint module 30 in the embodiment in FIGS. 13A, 13B also has a heat sink 240 with power electronics (not shown) and external connections 241, 242.
  • FIGS. 14A, 14B show part of a robot according to a further embodiment of the present invention in views corresponding to Figs. 12A, 12B and Figs. 13A, 13B, respectively.
  • Corresponding elements are identified by identical reference symbols, so that reference is made to the above description and only differences are discussed below.
  • the lines 210 have plug connections, which are indicated in FIG. 14B by a plug 260A on the robot arm and a mating plug 260B on the robot joint module.

Landscapes

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Abstract

Ein erfindungsgemäßer Roboter weist einen Roboterarm, der eine Basis (10) mit einer Basis-Kontaktfläche (11) und einen Endeffektor (2) aufweist, der mit der Basis über Gelenke verbunden ist, welche mithilfe von Roboterarm-Gelenkantrieben derart verstellbar sind, dass der Endeffektor (2) gegenüber der Basis (10) wenigstens fünf, insbesondere wenigstens sechs, aktuierte Freiheitsgrade (q1-q6) aufweist, und ein Robotergelenkmodul (30) auf, das eine erste Kontaktfläche (31), die an der Basis-Kontaktfläche (11), insbesondere lösbar, befestigbar ist, eine zweite Kontaktfläche (32) zur Befestigung des Roboters an einer stationären Umgebung oder mobilen Plattform (50), und wenigstens einen Robotergelenkmodul-Antrieb zum Verschwenken der ersten gegen die zweite Kontaktfläche (31, 32) um eine Schwenkachse (A) aufweist, so dass der Endeffektor (2) gegenüber der zweiten Kontaktfläche (32), insbesondere der stationären Umgebung bzw. mobilen Plattform (50), wenigstens sechs, insbesondere wenigstens sieben, aktuierte Freiheitsgrade (q0-q6) aufweist.

Description

Roboter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Roboter mit einem Roboterarm und einem Robotergelenkmodul, ein Robotersystem mit dem Roboter, ein Robotergelenkmodul für den Roboter sowie ein Verfahren zur Montage des Roboters und ein Verfahren zum Betreiben des Robotersystems.
Roboter, die mehr Gelenke bzw. Achsen aufweisen als zum Anfahren vorgegebener Endeffektorposen, beispielsweise ein-, zwei- oder dreidimensionaler Endeffektorpositionen und/oder ein-, zwei- oder dreidimensionaler Endeffektororientierungen, erforderlich, insbesondere also sieben- oder mehrachsige Roboter, besitzen den großen Vorteil, dass im Gegensatz zu kinematisch bestimmten Robotern dieselbe Endeffektorpose in unterschiedlichen Roboterstellungen erreicht werden kann.
Hierdurch können vorteilhaft Hindernisse im Arbeitsraum umfahren werden und/oder der Roboter insbesondere in eng begrenzten Umgebungen wie beispielsweise zwischen Regalen, unter niedrigen Decken, (eng) an Seitenwänden oder dergleichen vorteilhaft operieren.
Ein Großteil üblicher Roboteranwendungen erfordert jedoch keinen redundanten, insbesondere keinen wenigstens siebenachsigen Aufbau.
Die eigenständige Entwicklung bzw. die Anschaffung eines solchen Roboters von vorneherein ist daher einerseits häufig nicht wirtschaftlich, andererseits für bestimmte, gegebenenfalls nur temporär durchzuführende und/oder nachträglich hinzugekommene Anwendungen höchst vorteilhaft.
Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, einen Roboter und/oder dessen Montage und/oder Betrieb zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch einen Roboter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 bzw. 15 gelöst. Ansprüche 11 , 12 stellen ein Robotersystem mit einem hier beschriebenen Roboter bzw. ein hier beschriebenes Robotergelenkmodul unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein Roboter einen Roboterarm mit einer Basis mit einer (proximalen) Basis-Kontaktfläche und einem (distalen) Endeffektor auf, der mit der Basis über bzw. durch Gelenke bzw.
(Beweg ungs)Achsen verbunden ist, welche mithilfe von Gelenkantrieben des Roboterarms (Roboterarm-Gelenkantrieben) derart verstell- bzw. aktuierbar sind, dass der Endeffektor gegenüber der Basis wenigstens fünf, in einer Ausführung wenigstens, in einer Weiterbildung genau, sechs, insbesondere durch die Gelenkantriebe, aktuierte Freiheitsgrade aufweist.
In einer Ausführung weist der Roboterarm somit wenigstens fünf, in einer Weiterbildung wenigstens, in einer Ausführung genau, sechs (aktuierte) Gelenke bzw. (Beweg ungs)Achsen auf.
In einer Ausführung sind ein oder mehrere der Gelenke Drehgelenke, der Roboterarm in einer Ausführung ein, insbesondere fünf- oder sechsachsiger, Knickroboterarm bzw. Knickarmroboter(arm).
Zusätzlich oder alternativ weisen zwei oder mehr aufeinanderfolgende der Gelenke parallele Gelenk-, insbesondere also Drehachsen, und/oder zwei oder mehr aufeinanderfolgende der Gelenke zueinander senkrechte, in einer Ausführung einander schneidende Gelenk-, insbesondere also Drehachsen auf.
In einer Ausführung stehen eine basisnächste Gelenkachse und eine Gelenkachse eines auf das basisnächste Gelenk folgenden Gelenks des Roboterarms senkrecht aufeinander, schneiden einander vorzugsweise. Zusätzlich oder alternativ sind diese Gelenkachse eines auf das basisnächste Gelenk folgenden Gelenks und eine Gelenkachse eines auf dieses (zweitbasisnächste) Gelenk folgenden Gelenks des Roboterarms parallel zueinander.
An dem Endeffektor ist in einer Ausführung, vorzugsweise zerstörungsfrei, ein Roboterwerkzeug, insbesondere ein Greifer, befestigbar, in einer Ausführung befestigt. Roboterarme mit einem oder mehreren dieser Merkmale sind in einer Ausführung eigenständig vorteilhaft einsetzbar und daher für die vorliegende Erfindung besonders geeignet.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist der Roboter ein Robotergelenkmodul mit
- einer ersten Kontaktfläche, die an der Basis-Kontaktfläche des Roboterarms, in einer Ausführung lösbar, insbesondere form- und/oder reibschlüssig, in einer Weiterbildung mittels Schrauben, Kupplungen, Schnellverschlüssen oder dergleichen, befestigbar ist, in einer Ausführung befestigt ist bzw. wird, bzw. die hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird;
- einer zweiten Kontaktfläche, an bzw. mit der der Roboter an einer stationären Umgebung oder mobilen Plattform, in einer Ausführung lösbar, insbesondere form- und/oder reibschlüssig, in einer Weiterbildung mittels Schrauben, Kupplungen, Schnellverschlüssen oder dergleichen, befestigbar ist, in einer Ausführung befestigt ist bzw. wird, bzw. die hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird; und
- wenigstens einem Robotergelenkmodul-Antrieb auf, durch den bzw. mithilfe dessen die erste gegen die bzw. gegenüber der zweite(n) Kontaktfläche um eine Schwenkachse verschwenkbar ist bzw. verschwenkt wird, so dass der Endeffektor des Roboters gegenüber der zweiten Kontaktfläche des Roboters bzw. dessen (proximalem) Robotergelenkmoduls, insbesondere der stationären Umgebung bzw. mobilen Plattform, wenigstens sechs, in einer Ausführung wenigstens, in einer Weiterbildung genau, sieben (durch die Roboterarm-Gelenkantriebe und den Robotergelenkmodul-Antrieb) aktuierte Freiheitsgrade aufweist, bzw. der hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird. In einer Ausführung weist somit das Robotergelenkmodul einen einzigen (durch den Robotergelenkmodul-Antrieb) aktuierten Freiheitsgrad auf, der einem Schwenkfreiheitsgrad der ersten gegen die zweite Kontaktfläche um die Schwenkachse entspricht.
Einer Ausführung der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, einen, in der Regel kostengünstigere^ Roboterarm, insbesondere nachträglich und/oder optional, in einer Ausführung modular, mittels des zusätzlichen Robotergelenkmoduls zu einem Roboter(arm) mit der zusätzlichen Schwenkachse des Robotergelenkmoduls zu erweitern bzw. hochzurüsten. Entsprechend bildet in einer Ausführung die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls eine Achse des Roboters, der seinerseits als Ganzes eine Knickarmroboterkonfiguration aufweisen kann. Gleichermaßen kann ein erfindungsgemäßer Roboter durch Lösen der ersten von der Basis-Kontaktfläche um die Schwenkachse reduziert bzw. rückgerüstet werden.
Hierdurch können in einer Ausführung kostengünstige(re) Roboterarme entwickelt und/oder vertrieben und optional, insbesondere bereits von Anfang an oder auch erst nachträglich, mit dem Robotergelenkmodul, insbesondere zu redundanten Robotern, erweitert werden, welche insbesondere die eingangs genannten Vorteile bieten können.
Auf diese Weise kann insbesondere die häufig unwirtschaftliche Entwicklung eigener, insbesondere redundanter, Roboter eingespart bzw. ein, insbesondere wirtschaftlich, vorteilhafter, Roboter zur Verfügung gestellt werden.
Gleichermaßen kann in einer Ausführung vorteilhaft zunächst ein redundanter Roboter installiert und anschließend zu dem reinen Roboterarm bzw. um die Schwenkachse reduziert bzw. rückgerüstet werden.
Dabei kann es günstig sein, standardartig fünfachsige Roboterarme, die für viele Anwendungen bereits ausreichen, mit einem Robotergelenkmodul mit wenigstens einer Schwenkachse zu (wenigstens) sechsachsigen Roboter(arme)n zu erweitern, die in einer Ausführung vorteilhaft eine beliebige Positionierung und Orientierung des Endeffektors ermöglichen.
Besonders bevorzugt wird bzw. ist ein sechsachsiger Roboterarm, der vorteilhaft eine beliebige Positionierung und Orientierung des Endeffektors ermöglicht und daher für viele Anwendungen bereits ausreicht, mit einem Robotergelenkmodul mit wenigstens, vorzugsweise genau, einer Schwenkachse zu einem sieben- oder mehrachsigen Roboter(arm), besonders bevorzugt einem siebenachsigen Roboter(arm), erweitert, der in einer Ausführung eine beliebige Positionierung und Orientierung des Endeffektors mit bzw. bei verschiedenen Stellungen des Roboter(arm)s und damit insbesondere ein Umfahren von Hindernissen und/oder ein Operieren in eng begrenzten Umgebungen wie beispielsweise zwischen Regalen, unter niedrigen Decken, (eng) an Seitenwänden oder dergleichen vorteilhaft ermöglicht.
In einer Ausführung ist der Roboter ein stationärer Roboter bzw. an der stationären Umgebung befestigt, in einer Ausführung boden-, wand- oder deckenseitig. Sein im Gegensatz zu mobilen Robotern fester Arbeitsraum kann in einer Ausführung vorteilhaft vergrößert werden, insbesondere kann in einer Ausführung eine Reichweite des Roboters und/oder seine Aufstellmöglichkeit verbessert werden.
In einer anderen Ausführung weist der Roboter die mobile Plattform auf bzw. ist ein mobiler Roboter. Die mobile Plattform weist in einer Ausführung ein, insbesondere schienenloses bzw. nicht schienengebundenes, Fahrwerk, insbesondere ein oder mehrere angetriebene und/oder lenkbare Räder, Ketten oder dergleichen auf. Durch die erfindungsgemäße Erweiterung der Freiheitsgrade des Roboterarms um die Schwenkachse zwischen Roboterarm(basis) und mobiler Plattform kann dieser in einer Ausführung besonders vorteilhaft, insbesondere in eng begrenzten Räumen wie beispielsweise zwischen Regalen, unter niedrigen Decken, (eng) an Seitenwänden oder dergleichen eingesetzt bzw. positioniert werden.
Die erste Kontaktfläche ist in einer Ausführung eine einteilige Fläche bzw. eine einzige, zusammenhängende Fläche oder eine mehrteilige Fläche bzw. eine Fläche mit zwei oder mehr voneinander beabstandeten, insbesondere durch Spalte getrennten und/oder an verschiedenen Strukturen ausgebildeten Abschnitten. In einer Ausführung ist die erste Kontaktfläche wenigstens bereichsweise eben und/oder weist eine oder mehrere Stufen auf.
Die zweite Kontaktfläche ist in einer Ausführung eine einteilige Fläche bzw. eine einzige, zusammenhängende Fläche oder eine mehrteilige Fläche bzw. eine Fläche mit zwei oder mehr voneinander beabstandeten, insbesondere durch Spalte getrennten und/oder an verschiedenen Strukturen ausgebildeten Abschnitten. In einer Ausführung ist die zweite Kontaktfläche wenigstens bereichsweise eben und/oder weist eine oder mehrere Stufen auf.
Die Basis-Kontaktfläche ist in einer Ausführung eine einteilige Fläche bzw. eine einzige, zusammenhängende Fläche oder eine mehrteilige Fläche bzw. eine Fläche mit zwei oder mehr voneinander beabstandeten, insbesondere durch Spalte getrennten und/oder an verschiedenen Strukturen ausgebildeten Abschnitten. In einer Ausführung ist die Basis-Kontaktfläche wenigstens bereichsweise eben und/oder weist eine oder mehrere Stufen auf.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Befestigung des Roboter(arm)s, insbesondere deren Stabilität und/oder Zuverlässigkeit, verbessert werden.
In einer Ausführung ist die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls auf einer roboterarmabgewandten Seite der ersten Kontaktfläche angeordnet.
Zusätzlich oder alternativ ist die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls in einer Ausführung, insbesondere bei bzw. im Falle einer Boden- oder Deckenmontage des Roboters, eine horizontale Achse bzw. bei auf einem ebenen Boden aufgestelltem Roboter bzw. auf einem ebenen Boden bzw. horizontal stehender mobiler Plattform horizontal. In einer Ausführung ist bzw. wird der Roboter bzw. die zweite Kontaktfläche an einem Boden oder einer Decke der Umgebung befestigt bzw. hierzu eingerichtet bzw. verwendet.
Zusätzlich oder alternativ ist die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls in einer Ausführung gegen eine Gelenk-, insbesondere Drehachse eines basisnächsten Gelenks des Roboterarms um wenigstens 60° und höchstens 120°, insbesondere wenigstens 75° und/oder höchstens 105°, in einer Ausführung um 90°, geneigt, wobei diese Gelenkachse eines basisnächsten Gelenks des Roboterarms in einer Ausführung eine vertikale Gelenkachse bzw. bei aufgestelltem Roboter bzw. auf einem ebenen Boden bzw. horizontal stehender mobiler Plattform vertikal ist.
Zusätzlich oder alternativ schneidet die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls in einer Ausführung eine, insbesondere diese, Gelenk-, insbesondere Drehachse eines bzw. des basisnächsten Gelenks des Roboterarms.
Zusätzlich oder alternativ überlappt die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls in einer Ausführung die erste Kontaktfläche und/oder die zweite Kontaktfläche, insbesondere kreuzt in einer Ausführung die Schwenkachse eine Außenkontur der ersten und/oder zweiten Kontaktfläche bzw. überschneidet sich mit dieser, in einer Ausführung (jeweils) mit Abstand von dieser Außenkontur. Mit anderen Worten liegt die Schwenkachse in einer Ausführung nicht seitlich neben der ersten bzw. zweiten Kontaktfläche.
Zusätzlich oder alternativ ist die Schwenkachse in einer Ausführung parallel zur ersten Kontaktfläche und/oder zur zweiten Kontaktfläche.
Hierdurch ergibt sich in einer Ausführung jeweils, besonders vorteilhaft in Kombination von zwei oder mehr der vorgenannten Merkmale, eine besonders vorteilhafte, insbesondere kompakte(re), (Gesamt)Kinematik des Roboters.
In einer Ausführung ist eine Gelenk-, insbesondere Drehachse eines auf das basisnächste Gelenk folgenden bzw. nächsten bzw. basiszweitnächsten Gelenks des Roboterarms in wenigstens einer Stellung bzw. Pose, insbesondere einer Nullstellung, des Roboterarms, insbesondere von dessen basisnächster Gelenkachse, gegen die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls um höchstens ±30° geneigt, in einer Weiterbildung ist sie (in dieser Stellung des Roboterarms) parallel zur Schwenkachse des Robotergelenkmoduls.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Reichweite des Roboter(arm)s vorteilhaft vergrößert werden.
In einer Ausführung ist eine, insbesondere diese, Gelenk-, insbesondere Drehachse eines bzw. des auf das basisnächste Gelenk folgenden bzw. nächsten bzw. basiszweitnächsten Gelenks des Roboterarms in wenigstens einer Stellung bzw. Pose, insbesondere einer Nullstellung, des Roboterarms, insbesondere von dessen basisnächster Gelenkachse, gegen die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls um wenigstens 60° und höchstens 120° geneigt, in einer Weiterbildung ist sie (in dieser Stellung des Roboterarms) senkrecht zur Schwenkachse des Robotergelenkmoduls.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine besonders vorteilhafte Beweglichkeit des Roboter(arm)s erreicht, insbesondere ein Umfahren von Hindernissen erleichtert, werden. In einer Ausführung sind die erste Kontaktfläche des Robotergelenkmoduls und die Basis-Kontaktfläche des Roboterarms derart ausgebildet, insbesondere aufeinander abgestimmt, dass sie alternativ in wenigstens zwei, insbesondere um wenigstens 45° und/oder höchstens 135°, gegeneinander versetzten Orientierungen aneinander befestigbar sind, insbesondere also in wenigstens zwei um 90° gegeneinander versetzten Orientierungen. In einer Ausführung sind die erste Kontaktfläche des Robotergelenkmoduls und die Basis-Kontaktfläche des Roboterarms derart ausgebildet, insbesondere aufeinander abgestimmt, dass sie nur in diskreten Orientierungen aneinander befestigbar sind.
In einer Ausführung weisen die erste Kontaktfläche des Robotergelenkmoduls und die Basis-Kontaktfläche des Roboterarms jeweils ein entsprechendes Lochbild bzw. -muster und/oder entsprechend verteilte bzw. angeordnete Vorsprünge bzw. Aussparungen auf, wobei in einer, zwei oder mehreren der gegeneinander versetzten Orientierungen jeweils wenigstens ein Vorsprung in eine Aussparung eingreift und/oder erste und Basis-Kontaktfläche miteinander mittels Löchern ihrer Lochbilder durchgreifenden Schrauben verschraubbar bzw. -schraubt sind bzw. werden.
Hierdurch kann in einer Ausführung der Roboterarm je nach Bedarf um eine jeweils besonders geeignete bzw. vorteilhafte proximale Schwenkachse erweitert werden.
In einer Ausführung sind die erste und zweite Kontaktfläche des Robotergelenkmoduls mit und/oder ohne befestigten Roboterarm gegeneinander maximal um ±90° oder maximal um weniger als ±90°, insbesondere maximal um ±85° oder maximal um weniger als ±85°, in einer Ausführung maximal um ±80° oder maximal um weniger als ±80°, verschwenkbar, in einer Ausführung ist ein (maximaler) Schwenkbereich der Schwenkachse, in einer Ausführung konstruktiv bzw. formschlüssig, insbesondere durch Anschläge, und/oder steuerungstechnisch, insbesondere mithilfe eines oder mehrerer, insbesondere berührungsloser, Sensoren, entsprechend begrenzt. Mit anderen Worten ist in einer Ausführung ein (maximaler) Schwenkbereich der Schwenkachse kleiner oder gleich 180°, insbesondere kleiner oder gleich 170°, in einer Ausführung kleiner oder gleich 160°, in einer Ausführung konstruktiv bzw. formschlüssig, insbesondere durch Anschläge, und/oder steuerungstechnisch, insbesondere mithilfe eines oder mehrerer, insbesondere berührungsloser, Sensoren, entsprechend begrenzt.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Gefahr eines Einklemmens durch das Robotergelenkmodul reduziert werden.
In einer Ausführung sind die erste und zweite Kontaktfläche des Robotergelenkmoduls mit und/oder ohne befestigten Roboterarm gegeneinander um ±120° oder um mehr als ±120°, insbesondere um ±150° oder um mehr als ±150°, in einer Ausführung um mehr als ±360°, verschwenkbar.
Hierdurch kann in einer Ausführung der Arbeitsbereich des Roboterarms vorteilhaft vergrößert werden.
In einer Ausführung sind die erste und zweite Kontaktfläche, insbesondere nur, in einer Schwenkstellung (um die Schwenkachse) parallel zueinander und/oder in wenigstens einer Schwenkstellung (um die Schwenkachse) gegeneinander ver- bzw. gekippt bzw. geneigt.
Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft sowohl eine Orientierung des Roboterarms des mit dem Robotergelenkmodul erweiterten Roboters relativ zu der Umgebung bzw. mobilen Plattform realisiert werden, die der Orientierung des ohne Robotergelenkmodul an der Umgebung bzw. mobilen Plattform befestigten Roboterarms entspricht, als auch mehrere zusätzliche Orientierungen.
In einer Ausführung ist die erste Kontaktfläche an einem L-Flansch angeordnet, wobei in einer Ausführung ein Steg des L-Flansches senkrecht und/oder ein Steg des L- Flansches parallel zur Schwenkachse sein kann. Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung die zweite Kontaktfläche an einem L-Flansch angeordnet, wobei in einer Ausführung ein Steg des L-Flansches senkrecht und/oder ein Steg des L-Flansches parallel zur Schwenkachse sein kann.
Hierdurch kann in einer Ausführung ein baulich kompakte(re)s und/oder stabile(re)s Robotergelenkmodul realisiert werden. In einer Ausführung ist die zweite Kontaktfläche des Robotergelenkmoduls derart ausgebildet, dass sie (alternativ) an Stelle der Basis-Kontaktfläche des Roboterarms an derselben Schnittstelle bzw. Gegenfläche, insbesondere der Umgebung bzw. mobilen Plattform, befestigbar ist.
In einer Weiterbildung ist ein Lochbild der zweiten Kontaktfläche derart ausgebildet, dass es an Stelle eines Lochbilds der Basis-Kontaktfläche mit derselben Schraubenverteilung bzw. demselben Schraubenmuster mit einer oder mehreren Schrauben verschraubbar ist, insbesondere kann das Lochbild der zweiten Kontaktfläche dem Lochbild der Basis-Kontaktfläche entsprechen.
Zusätzlich oder alternativ ist in einer Weiterbildung eine Vorsprungverteilung bzw. ein Vorsprungmuster mit einem oder mehreren Vorsprüngen der zweiten Kontaktfläche an Stelle einer Vorsprungverteilung bzw. eines Vorsprungmusters mit einem oder mehreren Vorsprüngen der Basis-Kontaktfläche, insbesondere formschlüssig, in dieselbe Aussparungsverteilung bzw. dasselbe Aussparungsmuster einsetzbar und/oder eine Aussparungsverteilung bzw. ein Aussparungsmuster der zweiten Kontaktfläche an Stelle einer Aussparungsverteilung bzw. eines Aussparungsmusters der Basis-Kontaktfläche, insbesondere formschlüssig, auf dieselbe Vorsprungverteilung bzw. dasselbe Vorsprungmuster mit einem oder mehreren Vorsprüngen aufsetzbar.
Hierdurch kann in einer Ausführung der erfindungsgemäße Roboter bzw. seine proximale zweite Kontaktfläche an Stelle des Roboterarms bzw. dessen proximaler Basis-Kontaktfläche bzw. eines ähnlichen Roboterarms an der Umgebung bzw. mobilen Plattform befestigt und so der Roboterarm vorteilhaft in einer bestehenden Roboterzelle bzw. auf einer vorhandenen mobilen Plattform um die Schwenkachse erweitert bzw. umgekehrt der Roboterarm bzw. dessen proximale Basis-Kontaktfläche an Stelle der proximalen zweiten Kontaktfläche an der Umgebung bzw. mobilen Plattform befestigt und so der Roboter vorteilhaft in einer bestehenden Roboterzelle bzw. auf einer vorhandenen mobilen Plattform um die Schwenkachse reduziert werden.
In einer Ausführung beträgt eine Höhe H zwischen der ersten und zweiten
Kontaktfläche, wenn die erste Kontaktfläche (in eine (Schwenk)Stellung) parallel zu der zweiten Kontaktfläche (verschwenkt) ist, höchstens das 1 ,5fache, in einer Ausführung höchstens das 1 ,25fache und/oder wenigstens das 0,75fache, insbesondere wenigstens das 0,85fache, einer maximalen Weite D der ersten oder zweiten Kontaktfläche, insbesondere eines Durchmessers bzw. des maximalen Abstands zwischen zwei Punkten der ersten oder zweiten Kontaktfläche (H < 1 ,5 D, in einer Ausführung H < 1 ,25 D und/oder 0,75 D < H, in einer Weiterbildung H < 1 ,25 D und/oder 0,85- D < H).
Hierdurch kann in einer Ausführung bei kompakter Baugröße eine optimale Beweglichkeit des Robotergelenkmoduls bzw. um die Schwenkachse realisiert werden.
In einer Ausführung ist wenigstens ein Motor des Robotergelenkmodul-Antriebs zwischen der ersten und zweiten Kontaktfläche angeordnet und/oder ein Elektromotor.
Zusätzlich oder alternativ überlappt in einer Ausführung die erste Kontaktfläche den Robotergelenkmodul-Antrieb, insbesondere kreuzt in einer Ausführung eine Außenkontur der ersten Kontaktfläche eine Außenkontur des Robotergelenkmodul-Antriebs, in einer Ausführung mit Abstand von dieser. In einer Weiterbildung überdeckt bzw. -ragt die erste Kontaktfläche wenigstens einen Motor des Robotergelenkmodul-Antriebs.
Hierdurch kann in einer Ausführung bei kompakter Baugröße eine optimale Beweglichkeit des Robotergelenkmoduls bzw. um die Schwenkachse realisiert werden.
In einer Ausführung sind die erste und zweite Kontaktfläche in Richtung der Schwenkachse gegeneinander versetzt, in einer Weiterbildung auf gegenüberliegenden Seiten einer Normalebene zu der Schwenkachse angeordnet. Hierdurch kann in einer Ausführung eine Beweglichkeit um die Schwenkachse vergrößert werden.
In einer Ausführung weichen eine Außenkontur der ersten Kontaktfläche des Robotergelenkmoduls und eine Außenkontur der Basis-Kontaktfläche um höchstens 10%, vorzugsweise höchstens 5%, voneinander ab. Hierunter wird in einer Ausführung verstanden, dass eine Länge der Außenkontur der ersten Kontaktfläche und eine Länge der Außenkontur der Basis-Kontaktfläche um höchstens 10%, vorzugsweise höchstens 5%, der einen oder anderen Länge voneinander abweichen und/oder dass die Außenkontur der ersten Kontaktfläche sowohl innerhalb einer Außenkontur, die einen konstanten Abstand zur Außenkontur der Basis-Kontaktfläche aufweist und um 10%, vorzugsweise höchstens 5%, länger als die Außenkontur der Basis-Kontaktfläche ist, als auch innerhalb einer Außenkontur liegt, die einen konstanten Abstand zur Außenkontur der Basis-Kontaktfläche aufweist und um 10%, vorzugsweise höchstens 5%, kürzer als die Außenkontur der Basis-Kontaktfläche ist.
Zusätzlich oder alternativ ist an dem Robotergelenkmodul, in einer Ausführung an dessen erster Kontaktfläche, und/oder an dem Roboterarm, in einer Ausführung an dessen Basis-Kontaktfläche, (jeweils) eine, insbesondere flexible, ein- oder mehrteilige Abdeckung, insbesondere eine Schürze oder dergleichen, angeordnet, die einen Spalt zwischen der Basis-Kontaktfläche und der daran befestigten ersten Kontaktfläche ganz oder teilweise abdeckt bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
Hierdurch kann in einer Ausführung jeweils, insbesondere in Kombination, die Wahrscheinlichkeit eines Verhakens zwischen erster und Basis-Kontaktfläche reduziert werden.
In einer Ausführung weist der Roboter eine roboterarmseitige und/oder robotergelenkmodulseitige Erfassungsvorrichtung auf, die, insbesondere sensorisch und/oder berührend, insbesondere mechanisch und/oder elektrisch, oder berührungslos, insbesondere optisch, magnetisch und/oder elektrisch, die Basis-Kontaktfläche (bzw. deren Vorhandensein) an der ersten Kontaktfläche und/oder eine Position und/oder Ausrichtung der Basis-Kontaktfläche relativ zu, insbesondere an, der ersten Kontaktfläche erfasst bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
In einer Weiterbildung weist die Erfassungsvorrichtung hierzu einen oder mehrere (hierzu vorgesehene, insbesondere eingerichtete bzw. verwendete) roboterarmseitige und/oder einen oder mehrere (hierzu vorgesehene, insbesondere eingerichtete bzw. verwendete) robotergelenkmodulseitige Magnete, Magnet(feld)sensoren, Taster, Funksender bzw. -empfänger, in einer Ausführung NFC-Sender bzw. -empfänger, insbesondere RFID-Sender bzw. -empfänger auf.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Sicherheit und/oder Inbetriebnahme verbessert werden.
In einer Ausführung weist der Roboter eine robotergelenkmodulseitige Erfassungsvorrichtung auf, die, insbesondere sensorisch und/oder berührungslos, in einer Ausführung optisch, insbesondere mittels Laser, kapazitiv und/oder mittels Ultraschall, einen Sicherheitsbereich um das Robotergelenkmodul, insbesondere seitlich von, in einer Ausführung beidseits, der Schwenkachse überwacht bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Wahrscheinlichkeit eines Einklemmens bei Verschwenken um die Schwenkachse reduziert werden.
In einer Ausführung weist das Robotergelenkmodul, in einer Ausführung der Robotergelenkmodul-Antrieb eine, in einer Ausführung mechanische, hydraulische und/oder elektrische, insbesondere elektromagnetische, Bremse auf, die die Schwenkachse bremst, in einer Ausführung abbremst und/oder festlegt bzw. als Feststellbremse der Schwenkachse wirkt, bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
Hierdurch kann in einer Ausführung der Betrieb, insbesondere die Sicherheit und/oder der Energieverbrauch, verbessert werden.
In einer Ausführung weist das Robotergelenkmodul eine Erfassungsvorrichtung auf, die ein(e) oder mehrere Gelenkkräfte und/oder -drehmomente, insbesondere längs der Schwenkachse bzw. um die Schwenkachse und/oder quer zur Schwenkachse, erfasst bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird, insbesondere einen oder mehrere antriebsseitige Gelenkmomentensensoren und/oder einen oder mehrere abtriebsseitige Gelenkmomentensensoren.
Hierdurch kann in einer Ausführung der Betrieb, insbesondere die (An)Steuerung und/oder Sicherheit, verbessert werden, insbesondere, wenn in einer Ausführung zusätzlich oder alternativ der Roboterarm für ein oder mehrere seiner Gelenke (jeweils) eine Erfassungsvorrichtung aufweist, die ein(e) oder mehrere Gelenkkräfte und/oder -drehmomente an bzw. in dem (jeweiligen) Gelenk, erfasst bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird, insbesondere einen oder mehrere antriebsseitige Gelenkmomentensensoren und/oder einen oder mehrere abtriebsseitige Gelenkmomentensensoren. In einer Ausführung werden Signale der robotergelenkmodulseitigen Erfassungsvorrichtung und der roboterarmseitige(n) Erfassungsvorrichtung(en) gemeinsam ausgewertet bzw. zum Steuern und/oder Überwachen des Roboters verwendet.
In einer Ausführung weist das Robotergelenkmodul eine Antriebselektrik zum Betreiben des Robotergelenkmodul-Antriebs, in einer Ausführung wenigstens einen Positions- und/oder Geschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Stellung bzw. Geschwindigkeit der Schwenkachse, wenigstens einen Umrichter und/oder eine Auswerteelektronik, insbesondere für die vorgenannte
Gelenkkraft- und/oder -drehmomenterfassungsvorrichtung und/oder den Positions- bzw. Geschwindigkeitssensor, eine Sicherheitselektronik zum Überwachen des Robotergelenkmoduls, einen Justagesensor zum Erfassen einer Justagestellung der Schwenkachse, und/oder eine Kühlvorrichtung, insbesondere einen außenseitigen Kühlkörper und/oder eine oder mehrere Kühlrippen, zum Kühlen einer oder mehrerer dieser Komponenten auf.
In einer Ausführung weist der Kühlkörper eine oder mehrere Kühlrippen auf. Zusätzlich oder alternativ sind in einer Ausführung ein oder mehrere Elektronikbauteile, insbesondere Leistungselektronikbauteile, wenigstens teilweise in dem Kühlkörper und/oder ein oder mehrere Außenanschlüsse, insbesondere Signal-, Medien- und/oder Strom-Außenanschlüsse des Roboters, insbesondere des Roboterarms und/oder des Robotergelenkmoduls, an dem Kühlkörper angeordnet. Hierdurch kann in einer Ausführung der Betrieb verbessert und/oder der Roboter kompakt(er) ausgebildet werden.
Zusätzlich oder alternativ entspricht in einer Ausführung eine Genauigkeit, insbesondere Positionier- bzw. Wiederholgenauigkeit, des Robotergelenkmodul-Antriebs wenigstens derjenigen wenigstens eines der Roboterarm-Gelenkantriebe und/oder eine Sensitivität des Robotergelenkmodul-Antriebs wenigstens derjenigen wenigstens eines der Roboterarm-Gelenkantriebe und/oder eine Sicherheit des Robotergelenkmodul-Antriebs wenigstens derjenigen wenigstens eines der Roboterarm-Gelenkantriebe.
Hierdurch kann die Schwenkachse bzw. der Robotergelenkmodul-Antrieb in einer Ausführung besonders vorteilhaft durch eine Robotersteuerung, die die Roboterarm-Gelenkantriebe steuert, mitgesteuert bzw. in diese eingebunden bzw. das Robotergelenkmodul modulartig hinzugefügt bzw. entfernt werden. Unter einem Steuern wird vorliegend insbesondere auch ein Regeln verstanden.
In einer Ausführung weist das Robotergelenkmodul wenigstens eine Leitungsführung auf, die wenigstens eine ein- oder mehrkanalige Leitung zur Versorgung des und/oder Kommunikation mit dem Robotergelenkmodul(s), insbesondere dem Robotergelenkmodul-Antrieb(s) und/oder wenigstens einesAm robotergelenkmodulseitigen bzw. Robotergelenkmodulsensor(s), insbesondere einesZ-m an- oder abtriebsseitigen Drehmomentsensor(s) oder dergleichen, insbesondere form- und/oder reibschlüssig, führt bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird (Robotergelenkmodulleitungs-Führung).
Zusätzlich oder alternativ weist das Robotergelenkmodul in einer Ausführung wenigstens eine Leitungsführung auf, die wenigstens eine an dem Roboterarm befestigte ein- oder mehrkanalige Leitung, in einer Ausführung zur Versorgung wenigstens eines und/oder Kommunikation mit wenigstens einem Roboterarm-Gelenkantrieb(s) und/oder roboterarmseitigen bzw. Roboterarmsensor(s) und/oder eines/-m am Endeffektor angeordneten Werkzeug(s), insbesondere form- und/oder reibschlüssig, führt bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird (Roboterarmleitungs-Führung).
In einer Ausführung ist die Robotergelenkmodulleitungs-Führung und/oder die Roboterarmleitungs-Führung um die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls verdrehbar. Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft eine Torsion der Leitung bei Verschwenken um die Schwenkachse reduziert werden. In einer Ausführung ist die Robotergelenkmodulleitungs-Führung und/oder die Roboterarmleitungs-Führung um die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls drehfest relativ zu dem Robotergelenkmodul. Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft eine, insbesondere schwer vorhersehbare bzw. unerwartete, Bewegung der Leitung relativ zum Robotergelenkmodul reduziert werden.
In einer Ausführung führt die Robotergelenkmodulleitungs-Führung und/oder die Roboterarmleitungs-Führung die (jeweilige) Leitung wenigstens abschnittsweise parallel zur Schwenkachse, in einer Ausführung fluchtet die Robotergelenkmodulleitungs-Führung und/oder die Roboterarmleitungs-Führung bzw. ein Abschnitt der durch sie geführten Leitung mit der Schwenkachse. Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft eine Bewegung der Leitung bei Verschwenken um die Schwenkachse reduziert werden.
In einer Ausführung umschlingen die Robotergelenkmodulleitungs-Führung und/oder die Roboterarmleitungs-Führung die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls wenigstens abschnittsweise, in einer Ausführung um bzw. auf wenigstens 45°, insbesondere wenigstens 90°. Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft eine Torsion der Leitung bei Verschwenken um die Schwenkachse reduziert werden.
In einer Ausführung weist die Robotergelenkmodulleitungs-Führung und/oder die Roboterarmleitungs-Führung wenigstens eine vorgegebene Trennstelle auf, welche in einer Weiterbildung eine zerstörungsfrei lösbare, insbesondere reibschlüssige und/oder magnetische, Verbindung zwischen zwei Trennschnittstellen und/oder eine Soll-Bruchstelle aufweist. Hierdurch kann in einer Ausführung eine Beschädigung der (jeweiligen) Leitung vermieden werden.
In einer Ausführung ist wenigstens eine ein- oder mehrkanalige Leitung des Roboterarms, in einer Ausführung wenigstens eine ein- oder mehrkanalige Leitung zur Versorgung wenigstens eines und/oder Kommunikation mit wenigstens einem roboterarmseitigen bzw. Roboterarmsensor(s) und/oder Roboterarm-Gelenkantrieb(s) und/oder eines/-m am Endeffektor angeordneten Werkzeug(s), in das Robotergelenkmodul (ein)geführt, in einer Ausführung durch dieses hindurchgeführt, und/oder weist eine oder mehrere Steckerverbindungen zwischen Roboterarm und Robotergelenkmodul und/oder einen oder mehrere Schleifkontakte zwischen Roboterarm und Robotergelenkmodul auf.
In einer Ausführung ist die Leitung des Roboterarms innerhalb einer ein- oder mehrteiligen Abdeckung in das Robotergelenkmodul geführt. Die Abdeckung ist in einer Ausführung ortsfest zu der Basis, in einer Ausführung an dieser befestigt.
Zusätzlich oder alternativ ist die Leitung des Roboterarms in einer Ausführung in bzw. durch eine(r) Kabelführungstrommel geführt, die in einer Ausführung fest mit dem Roboterarm verbunden, in einer Weiterbildung mit der Abdeckung fest verbunden oder integral ausgebildet, ist, in einer anderen Ausführung im Inneren des Robotergelenkmoduls abgeordnet ist.
In einer Ausführung ist auch wenigstens eine Leitung zur Versorgung des und/oder Kommunikation mit dem Robotergelenkmodul(s), insbesondere des bzw. dem Robotergelenkmodul-Antrieb(s) und/oder wenigstens einesAm robotergelenkmodulseitigen bzw. Robotergelenkmodulsensor(s), in der bzw. durch die Kabelführungstrommel geführt und/oder weist eine Anschlussstelle auf, die zusammen mit einer Anschlussstelle (der) wenigstens einen/-r Leitung des Roboterarms in einem gemeinsamen Außenanschluss des Robotergelenkmoduls, in einer Ausführung dessen Kühlkörpers, angeordnet ist.
Die bzw. eine oder mehrere der Steckerverbindungen weisen in einer Ausführung (jeweils) wenigstens einen roboterarmseitigen Stecker und wenigstens einen robotergelenkmodulseitigen Gegenstecker auf und/oder werden bei bzw. durch Befestigen der ersten Kontaktfläche an der Basis-Kontaktfläche geschlossen bzw. sind derart ausgebildet, in einer Ausführung angeordnet. In einer Ausführung sind der bzw. einer oder mehrerer der roboterarmseitige(n) Stecker der bzw. einer oder mehrerer der Steckerverbindungen (jeweils) an der Basis-Kontaktfläche und/oder der bzw. einer oder mehrerer der robotergelenkmodulseitige(n) Gegenstecker der bzw. einer oder mehrerer der Steckerverbindungen (jeweils) an der ersten Kontaktfläche angeordnet.
Eine oder mehrere der hier genannten Leitungen können insbesondere elektrische Leitungen zur Übertragung digitaler und/oder analoger Signale oder Versorgungsleitungen, insbesondere elektrische Leitungen zur Stromversorgung oder Fluid(versorgungs)leitungen, insbesondere zur Versorgung eines am Endeffektor angeordneten Werkzeugs mit hydraulischen und/oder pneumatischen Medien, insbesondere Wasser, Öl, (Druck)Luft oder dergleichen, sein.
Durch eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale kann in einer Ausführung der Betrieb verbessert, insbesondere die Gefahr einer Beschädigung einer Leitung reduziert, und/oder die Montage des Roboters verbessert, insbesondere vereinfacht, werden.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein Robotersystem einen hier beschriebenen Roboter und eine, in einer Ausführung zentrale bzw. gemeinsame bzw. integrierte, Robotersteuerung auf, die die Roboterarm-Gelenkantriebe des Roboterarms und den Robotergelenkmodul-Antrieb des Robotergelenkmoduls gemeinsam steuert bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
In einer Ausführung verstellt die Robotersteuerung die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls bzw. den Robotergelenkmodul-Antrieb und die Gelenkachse eines oder mehrerer Gelenke des Roboterarms bzw. dessen/deren Roboterarm-Gelenkantriebe gleichzeitig bzw. ist hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet.
In einer Ausführung steuert die Robotersteuerung die Roboterarm-Gelenkantriebe des Roboterarms und den Robotergelenkmodul-Antrieb des Robotergelenkmoduls bzw. verstellt deren Gelenkachsen bzw. Antriebe auf Basis eines, insbesondere in der Robotersteuerung abgespeicherten, Kinematikmodells, welches die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls und die Gelenkachsen der Gelenke des Roboterarms, insbesondere deren Positionen und/oder Orientierungen zueinander und/oder deren Steuerparameter wie beispielsweise Stellbereiche, aufweist. In einer Ausführung kann das Kinematikmodell ein elastisches und/oder Dynamikmodell sein, welches Verformungsparameter, insbesondere Steifigkeiten, lastbedingte elastische Deformationen oder deren Kompensation oder dergleichen (elastisches Modell), bzw. Trägheitsparameter, insbesondere Massen, Schwerpunkte, Massenträgheitsmomente oder dergleichen (Dynamikmodell), aufweist. In einer Ausführung ist das Kinematikmodell ein durchgängiges bzw. einheitliches Modell.
Dem liegt die eingangs erläuterte Idee zugrunde, einen Roboterarm mittels Robotergelenkmodul zu einem Roboter mit wenigstens, in einer Ausführung genau, einer zusätzlichen Achse modular zu erweitern und diesen dann als einen einheitlichen Roboter zu verwenden, insbesondere zu steuern.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein hier beschriebenes Robotergelenkmodul für einen hier beschriebenen Roboter, insbesondere eines hier beschriebenen Roboters, bzw. eine hier beschriebene Verwendung eines hier beschriebenen Robotergelenkmoduls zum hier beschriebenen Erweitern eines hier beschriebenen Roboterarms zu einem hier beschriebenen Roboter, insbesondere durch Befestigen der Basis-Kontaktfläche an der ersten Kontaktfläche, und/oder zum hier beschriebenen Reduzieren eines Roboters zu einem hier beschriebenen Roboterarm, insbesondere durch Lösen der Basis-Kontaktfläche von der ersten Kontaktfläche, unter Schutz gestellt.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird bzw. ist zur Montage eines hier beschriebenen Roboters die erste Kontaktfläche, insbesondere lösbar, an der Basis-Kontaktfläche befestigt und/oder, insbesondere vorher, gleichzeitig oder anschließend, wird bzw. ist die zweite Kontaktfläche an der stationären Umgebung oder mobilen Plattform befestigt.
Indem zunächst die erste an der Basis-Kontaktfläche und anschließend die zweite Kontaktfläche an der stationären Umgebung bzw. mobilen Plattform befestigt wird, kann der erweiterte Roboter vorteilhaft ab initio als kompletter Roboter verwendet, insbesondere installiert werden. Indem umgekehrt die zweite Kontaktfläche an der stationären Umgebung bzw. mobilen Plattform und gleichzeitig oder anschließend die erste an der Basis-Kontaktfläche befestigt wird, kann vorteilhaft die Installation stufenweise erfolgen und/oder der Roboterarm noch länger eigenständig an anderer Stelle verwendet werden.
In einer Ausführung wird vor dem Befestigen der ersten Kontaktfläche an der Basis-Kontaktfläche zunächst die Basis-Kontaktfläche von der stationären Umgebung bzw. mobilen Plattform gelöst und anschließend die zweite Kontaktfläche an Stelle der Basis-Kontaktfläche an der stationären Umgebung bzw. mobilen Plattform befestigt.
Zusätzlich oder alternativ zu dem Erweitern des Roboterarms durch das Robotergelenkmodul zu dem Roboter wird nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung die Basis-Kontaktfläche, insbesondere wieder, von der ersten Kontaktfläche gelöst, was vorliegend verallgemeinernd ebenfalls als Montage des (reduzierten bzw. rückgerüsteten) Roboter(arm)s bezeichnet wird. Zusätzlich oder alternativ wird nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, insbesondere anschließend an dieses Lösen der Basis-Kontaktfläche von der ersten Kontaktfläche, die Basis-Kontaktfläche des Roboterarms, in einer Ausführung lösbar und/oder an Stelle der zweiten Kontaktfläche, an der stationären Umgebung oder mobilen Plattform befestigt. Dies unterstreicht eine modulare bzw. alternative, insbesondere alternierende, Verwendung des erfindungsgemäßen Roboters mit bzw. ohne Robotergelenkmodul gemäß der vorliegenden Erfindung.
In einer Ausführung wird die bzw. das Vorhandensein der Basis-Kontaktfläche an der ersten Kontaktfläche und/oder eine Position und/oder Ausrichtung der Basis-Kontaktfläche relativ zu, insbesondere an, der ersten Kontaktfläche ganz oder teilweise automatisch erfasst, in einer Ausführung wenigstens teilweise durch das bzw. mithilfe des Robotergelenkmodul(s) und/oder durch den bzw. mithilfe des Roboterarm(s).
In einer Weiterbildung erfasst hierzu eine roboterarmseitige Erfassungsvorrichtung, insbesondere sensorisch, die erste Kontaktfläche bzw. deren Vorhandensein an der Basis-Kontaktfläche und/oder die Position und/oder Ausrichtung der ersten Kontaktfläche relativ zu der Basis-Kontaktfläche und/oder eine robotergelenkmodulseitige Erfassungsvorrichtung, insbesondere sensorisch, die Basis-Kontaktfläche bzw. deren Vorhandensein an der ersten Kontaktfläche und/oder die Position und/oder Ausrichtung der Basis-Kontaktfläche relativ zu der ersten Kontaktfläche.
Dieses Erfassen umfasst in einer Ausführung ein mechanisches, elektrisches, insbesondere kapazitives, magnetisches, insbesondere magnetfeldsensorisches, und/oder optisches Erfassen. In einer Weiterbildung erfasst hierzu wenigstens ein roboterarmseitiger Magnetfeldsensor einen oder mehrere robotergelenkmodulseitige Magnete und/oder wenigstens ein robotergelenkmodulseitiger Magnetfeldsensor einen oder mehrere roboterarmseitige Magnete.
Zusätzlich oder alternativ erfasst in einer Weiterbildung hierzu wenigstens ein roboterarmseitiger Funkempfänger, insbesondere N FC-Funkempfänger, in einer Ausführung RFID-Funkempfänger, Funksignale von einem oder mehreren robotergelenkmodulseitigen Sendern, insbesondere Antennen, und/oder wenigstens ein robotergelenkmodulseitiger Funkempfänger, insbesondere NFC-Funkempfänger, in einer Ausführung RFID-Funkempfänger, Funksignale von einem oder mehreren roboterarmseitigen Sendern, insbesondere Antennen.
In einer Ausführung umfasst ein Erfassen einer Ausrichtung der Basis-Kontaktfläche relativ zu der ersten Kontaktfläche eine Verstellung der Schwenkachse und/oder einer, insbesondere horizontalen, Gelenk-, insbesondere Drehachse wenigstens eines Roboterarmgelenks, ein Erfassen einer dadurch bewirkten Laständerung, insbesondere um die Schwenkachse, gegebenenfalls eine Verstellung der Gelenkachse des Roboterarmgelenks nach Verdrehen des Roboterarms gegenüber seiner Basis-Kontaktfläche, insbesondere um 90°, ein Erfassen einer dadurch bewirkten Laständerung, insbesondere um die Schwenkachse, und eine Ermittlung der Ausrichtung auf Basis dieser erfassten Laständerung(en).
Wird beispielsweise der Roboterarm in einer vertikalen Kerzenstellung auf der ersten Kontaktfläche des Robotergelenkmoduls befestigt und anschließend der Roboterarm in einer horizontalen Gelenkachse abgeknickt, bewirkt dies eine Laständerung um die Schwenkachse, sofern diese und die horizontale Gelenkachse nicht senkrecht zueinander stehen. Diese Laständerung kann durch einen Gelenkmomentensensor des Robotergelenkmoduls erfasst und so daraus die Ausrichtung der ersten Kontaktfläche relativ zu der Basis-Kontaktfläche ermittelt werden, beispielsweise eine zu der Schwenkachse parallele Ausrichtung der horizontalen Gelenkachse des Roboterarms sowie deren Drehsinn.
Stehen Schwenk- und horizontale Gelenkachse senkrecht zueinander, ist die erfasste Laständerung um die Schwenkachse gleich Null. Dann kann die horizontale Gelenkachse in der Kerzenstellung um eine vertikale Achse, beispielsweise um 90°, gedreht und anschließend der Roboterarm wieder in der horizontalen Gelenkachse abgeknickt werden, die nun nicht mehr senkrecht zur Schwenkachse steht, so dass nun, wie vorstehend beschrieben, die Ausrichtung der ersten Kontaktfläche relativ zu der Basis-Kontaktfläche ermittelt werden kann.
In einer Ausführung wird die bzw. das Vorhandensein der Basis-Kontaktfläche an der ersten Kontaktfläche und/oder eine Position und/oder Ausrichtung der Basis-Kontaktfläche relativ zu der ersten Kontaktfläche manuell eingegeben.
Die erfasste bzw. eingegebene Position und/oder Ausrichtung der Basis-Kontaktfläche relativ zu der ersten Kontaktfläche und/oder die bzw. das Vorhandensein der Basis-Kontaktfläche an der ersten Kontaktfläche wird in einer Ausführung beim Steuern des Roboters, in einer Ausführung in dem kinematischen Modell der Robotersteuerung, berücksichtigt, in einer Ausführung abgespeichert, wobei in einer Ausführung das kinematische Modell auf Basis dieser erfassten bzw. eingegebenen Daten parametriert bzw. aktualisiert wird. So kann beispielsweise die
Vorwärts- und/oder Rückwärtstransformation zum Transformieren zwischen Gelenk- und kartesischen Koordinaten je nach Ausrichtung der Basis-Kontaktfläche relativ zu der ersten Kontaktfläche differieren.
In einer Ausführung wird der Roboter nach dem Befestigen der Basis-Kontaktfläche an der ersten Kontaktfläche und/oder der zweiten Kontaktfläche an der Umgebung bzw. mobilen Plattform und/oder nach dem Lösen der Basis-Kontaktfläche von der ersten Kontaktfläche und/oder Befestigen der Basis-Kontaktfläche an der Umgebung bzw. mobilen Plattform an Stelle der zweiten Kontaktfläche kalibriert.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Positioniergenauigkeit des (erweiterten bzw. reduzierten) Roboters verbessert werden.
In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte eines hier beschriebenen Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch die Robotersteuerung. Es versteht sich, dass die (Befestigung) bzw. ein Vorhandensein der Basis-Kontaktfläche an der ersten Kontaktfläche bzw. eine Position und/oder Ausrichtung der Basis-Kontaktfläche relativ zu der ersten Kontaktfläche die (Befestigung) bzw. ein Vorhandensein der erste(n) Kontaktfläche an der Basis-Kontaktfläche bzw. eine Position und/oder Ausrichtung der ersten Kontaktfläche relativ zu der Basis-Kontaktfläche umfasst.
In einer Ausführung weisen und/oder erfüllen der Roboter (mit Robotergelenkmodul) und der Roboterarm alleine dieselben Anforderungen bezüglich Betriebsspannung, Sicherheit(skategorie), Gebersystem, (An)Steuerung und/oder Sensorik (auf).
In einer Ausführung steuert die Robotersteuerung den Roboter auf Basis bzw. in Abhängigkeit von einer (durch die entsprechende Erfassungsvorrichtung) erfassten Basis-Kontaktfläche an der ersten Kontaktfläche und/oder Position und/oder Ausrichtung der Basis-Kontaktfläche relativ zu der ersten Kontaktfläche und/oder einer Überwachung eines Sicherheitsbereichs (durch die entsprechende Erfassungsvorrichtung) bzw. ist hierzu eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet. In einer Ausführung begrenzt oder verhindert die Robotersteuerung ein Schwenken um die Schwenkachse bei Erfassen eines Hindernisses im Sicherheitsbereich.
In einer Ausführung bewegt bzw. verstellt die Robotersteuerung die Schwenkachse bzw. den Robotergelenkmodul-Antrieb, vorzugsweise zusammen bzw. gemeinsam mit der Gelenkachse wenigstens eines Gelenks des Roboterarms bzw. dessen Roboterarm-Gelenkantrieb und/oder auf Basis des durchgängigen Kinematikmodells, insbesondere einer durchgängigen (Vorwärts- und/oder Rückwärts)Transformation zwischen Gelenk- bzw. Achsraum und kartesischem bzw. Arbeitsraum, um den Endeffektor in eine vorgegebene Pose und/oder auf einer vorgegebenen Bahn zu führen, insbesondere ein Werkstück zu transportieren und/oder eine Bearbeitungspostion bzw. -bahn an- bzw. abzufahren, bzw. ist hierzu eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet.
Ein oder mehrere hier genannte Vorsprünge sind in einer Ausführung integral mit dem entsprechenden Element bzw. der entsprechenden Fläche ausgebildet. Hierdurch kann in einer Ausführung eine besonders stabile Verbindung realisiert werden. Ein oder mehrere hier genannte Vorsprünge sind in einer Ausführung dauerhaft, insbesondere stoffschlüssig, mit dem entsprechenden Element bzw. der entsprechenden Fläche verbunden. Hierdurch kann in einer Ausführung eine zuverlässige Verbindung mit einer vorteilhaften Herstellung kombiniert werden.
Ein oder mehrere hier genannte Vorsprünge sind bzw. werden in einer Ausführung zerstörungsfrei lösbar, insbesondere form- und/oder reibschlüssig, mit dem entsprechenden Element bzw. der entsprechenden Fläche verbindbar bzw. verbunden. Hierdurch kann in einer Ausführung eine einfache (De)Montage realisiert werden.
Ein oder mehrere hier genannte dauerhaft verbundene Vorsprünge und/oder ein oder mehrere hier genannte zerstörungsfrei lösbar verbundene Vorsprünge weisen in einer Ausführung jeweils wenigstens einen separat gefertigten Stift auf, können insbesondere ein solcher sein. Auch integral ausgebildete Vorsprünge können vorteilhaft stiftförmig ausgebildet sein.
Entsprechend kann in einer Ausführung beispielsweise eine Vorsprungverteilung der zweiten Kontaktfläche einen oder mehrere integral mit der zweiten Kontaktfläche ausgebildete Vorsprünge und/oder einen oder mehrere dauerhaft und/oder einen oder mehrere zerstörungsfrei lösbar mit der zweiten Kontaktfläche verbundene Vorsprünge, insbesondere Stifte, in einer Ausführung Aufnahmestifte, aufweisen, insbesondere hieraus bestehen, und/oder eine Vorsprungverteilung der Basis-Kontaktfläche einen oder mehrere integral mit der Basis-Kontaktfläche ausgebildete Vorsprünge und/oder einen oder mehrere dauerhaft und/oder einen oder mehrere zerstörungsfrei lösbar mit der Basis-Kontaktfläche verbundene Vorsprünge, insbesondere Stifte, in einer Ausführung Aufnahmestifte, aufweisen, insbesondere hieraus bestehen.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
Fig. 1 : einen Roboter nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in Kerzenstellung;
Fig. 2: eine Detailvergrößerung eines Robotergelenkmoduls und eines Teils einer proximalen Basis eines Roboterarms des Roboters;
Fig. 3: die Detailvergrößerung der Fig. 2 aus anderer Perspektive; Fig. 4: das Robotergelenkmodul alleine;
Fig. 5: das Robotergelenkmodul in Fig. 3 entsprechender Darstellung mit einer Leitungsführung für eine an dem Roboterarm befestigte Leitung;
Fig. 6: das Robotergelenkmodul, die Leitungsführung und eine durch diese geführte und an dem Roboterarm befestigte Leitung;
Fig. 7: den kinematischen Aufbau des Roboters bei einer ersten Ausrichtung einer ersten Kontaktfläche des Robotergelenkmoduls relativ zu einer Basis-Kontaktfläche des Roboterarms;
Fig. 8: den kinematischen Aufbau des Roboters bei einer gegenüber der Ausrichtung der Fig. 7 um 90° verdrehten Ausrichtung der ersten Kontaktfläche relativ zur Basis-Kontaktfläche;
Fig. 9: den kinematischen Aufbau des Roboters bei einer Montage an einer mobilen Plattform;
Fig. 10: einen Schnitt durch das Robotergelenkmodul;
Fig. 11 : einen Teil eines Roboters nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 8 entsprechender Darstellung;
Fig. 12A: einen Teil eines Roboters nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 5 entsprechender Darstellung;
Fig. 12B: den Teil des Roboters der Fig. 12A mit Leitungen;
Fig. 13A, 13B: einen Teil eines Roboters nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 12A, 12B entsprechender Darstellung; und
Fig. 14A, 14B: einen Teil eines Roboters nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 12A, 12B entsprechender Darstellung.
Fig. 1 zeigt einen Roboter nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in Kerzenstellung.
Der Roboter weist einen sechsachsigen Knickarm-Roboterarm bzw. Roboterknickarm auf, der eine Basis 10 mit einer Basis-Kontaktfläche 11 (vgl. Fig. 7) und einen Endeffektor 2 aufweist, der mit der Basis 10 über sechs Drehgelenke verbunden ist, welche mithilfe von Roboterarm-Gelenkantrieben derart verstellbar sind, dass der Endeffektor 2 gegenüber der Basis 10 sechs aktuierte Freiheitsgrade aufweist, wie in den kinematischen Schemadarstellungen der Fig. 7-9 durch die entsprechenden Gelenkwinkel q1 - q6 angegeben. Der Roboter weist ein Robotergelenkmodul 30 auf, das eine erste Kontaktfläche 31 , die an der Basis-Kontaktfläche 11 mittels Schrauben 4 lösbar befestigt ist, eine zweite Kontaktfläche 32, die mittels Schrauben 4 lösbar an einer stationären Umgebung befestigt ist, und einen Robotergelenkmodul-Antrieb zum Verschwenken der ersten gegen die zweite Kontaktfläche um eine Schwenkachse A aufweist, so dass der Endeffektor 2 gegenüber der zweiten Kontaktfläche 32 bzw. stationären Umgebung sieben aktuierte Freiheitsgrade aufweist, wie in Fig. 7, 8 durch den Schwenkwinkel qO um die Schwenkachse A angegeben.
In der im Übrigen gleichen Ausführung der Fig. 9 ist die zweite Kontaktfläche 32 mittels Schrauben 4 lösbar an einer mobilen Plattform 50 befestigt, die über Räder 51 schienenfrei verfahren kann.
Die Schwenkachse A des Robotergelenkmoduls ist auf einer roboterarmabgewandten Seite (unten in Fig. 7) der ersten Kontaktfläche 11 angeordnet. Sie ist eine horizontale Achse und gegen eine vertikale Gelenkachse eines basisnächsten Gelenks des Roboterarms, die bzw. das durch den Gelenkwinkel q1 angegeben ist, um 90° geneigt und schneidet diese. Zudem überlappt die Schwenkachse A die erste Kontaktfläche 11 , wie insbesondere in Fig. 8 gut erkennbar.
Eine Gelenkachse des auf das basisnächste Gelenk folgenden Gelenks des Roboterarms, die bzw. das durch den Gelenkwinkel q2 angegeben ist, ist bei der in Fig. 7 gezeigten Ausrichtung der Basis-Kontaktfläche 11 relativ zu der ersten Kontaktfläche 31 in einer in Fig. 7, 8 gezeigten Nullstellung des Roboterarms gegen die Schwenkachse A um 0° geneigt bzw. parallel zu dieser.
Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausrichtung der Basis-Kontaktfläche 11 relativ zu der ersten Kontaktfläche 31 ist diese Gelenkachse des auf das basisnächste Gelenk folgenden Gelenks des Roboterarms in der in Fig. 7, 8 gezeigten Nullstellung des Roboterarms gegen die Schwenkachse A hingegen um 90° geneigt bzw. senkrecht zu dieser.
In der in Fig. 7, 8 gezeigten Schwenkstellung sind die erste und zweite Kontaktfläche 31 , 32 parallel zueinander. Die erste Kontaktfläche 31 ist an einem L-Flansch angeordnet (vgl. Fig. 4, 10). Das Lochbild und eine Aussparungsverteilung mit Aussparungen 32a der zweiten Kontaktfläche 32 stimmen mit dem Lochbild bzw. der Aussparungsverteilung der Basis-Kontaktfläche 11 mit Aussparungen für Vorsprünge 31a einer Vorsprungverteilung der ersten Kontaktfläche überein, so dass die zweite Kontaktfläche 32 alternativ an Stelle der Basis-Kontaktfläche 11 auf dieselbe Schnittstelle aufsetz- und mit dieser durch die Schraubenverteilung mit den Schrauben 4 verschraubbar ist. Wie vorstehend erläutert, können (die) Vorsprünge (31a) in einer Ausführung als dauerhaft oder zerstörungsfrei lösbar befestigte (Aufnahme)Stifte ausgebildet sein.
Die erste Kontaktfläche 31 des Robotergelenkmoduls und die Basis-Kontaktfläche 11 sind derart ausgebildet, dass sie alternativ in vier um je 90° gegeneinander versetzten Orientierungen aneinander befestigbar sind.
Eine Höhe H zwischen paralleler erster und zweiter Kontaktfläche 31 , 32 entspricht im Wesentlichen einer maximalen Weite D der ersten Kontaktfläche 31.
Ein Motor 62 des Robotergelenkmodul-Antriebs ist zwischen der ersten und zweiten Kontaktfläche 31 , 32 angeordnet.
Die erste Kontaktfläche 31 überlappt den Robotergelenkmodul-Antrieb, überdeckt insbesondere den Motor 62 des Robotergelenkmodul-Antriebs.
Die Außenkontur der ersten Kontaktfläche 31 des Robotergelenkmoduls und die Außenkontur der Basis-Kontaktfläche 11 stimmen im Wesentlichen überein. In einer Abwandlung kann eine flexible Abdeckung 110 einen Spalt zwischen der ersten Kontaktfläche und der Basis-Kontaktfläche abdecken (gestrichelt in Fig. 9).
Im Inneren des Gehäuses des Robotergelenkmoduls können ein oder mehrere Sensoren zum Erfassen (des Vorhandenseins) der Basis-Kontaktfläche an der ersten Kontaktfläche und/oder einer Position und/oder Ausrichtung der Basis-Kontaktfläche relativ zu der ersten Kontaktfläche und/oder zum Überwachen eines Sicherheitsbereichs um das Robotergelenkmodul angeordnet sein, von denen schematisch ein Sensor 61 in Fig. 10 angedeutet ist. Das Robotergelenkmodul weist eine in den Motor 62 mit Getriebe 62a integrierte Bremse zum Bremsen der Schwenkachse A, einen abtriebsseitigen Gelenkmomentensensor 63, eine Antriebselektrik 64 zum Betreiben des Robotergelenkmodul-Antriebs, eine Sicherheitselektronik 65 zum Überwachen des Robotergelenkmoduls, einen Justagesensor 66 und eine Kühlvorrichtung in Form von Kühlrippen 33 zum Kühlen einer oder mehrerer dieser Komponenten auf.
Das Robotergelenkmodul weist zudem eine die Schwenkachse A wenigstens abschnittsweise umschlingende Leitungsführung in Form einer Kabelführungstrommel 67 zum Führen einer Leitung zur Kommunikation mit dem Gelenkmomentensensor 63 und eine mit der Schwenkachse A fluchtende Leitungsführung (68A, 68B.1 , 68B.2) zum Führen einer an dem Roboterarm befestigten Leitung L abschnittsweise parallel zur Schwenkachse A mit einer vorgegebenen Trennstelle zwischen dem formschlüssig gegen Verdrehen gesicherten Magnetadapter 68A und dem zweiteiligen Kabelhalter 68B.1 , 68B.2 der Leitungsführung (68A, 68B.1 , 68B.2) auf.
In Fig. 7, 8 ist zudem eine Robotersteuerung 7 eines Robotersystems nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zum gemeinsamen Steuern der Roboterarm-Gelenkantriebe des Roboterarms und des Robotergelenkmodul-Antriebs des Robotergelenkmoduls, insbesondere zum gleichzeitigen Verstellen der Schwenkachse A und wenigstens einer der Gelenkachsen des Roboterarms auf Basis eines Kinematikmodells dargestellt, welches die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls und die Gelenkachsen der Gelenke des Roboterarms aufweist. In der Ausführung der Fig. 9 ist diese Robotersteuerung in der mobilen Plattform angeordnet.
Zur Montage des Roboters wird die Basis-Kontaktfläche 11 an der ersten Kontaktfläche 31 und die zweite Kontaktfläche 32 an der stationären Umgebung bzw. mobilen Plattform verschraubt. Soll nur der Roboterarm alleine verwendet werden, wird die Basis-Kontaktfläche 11 von der ersten Kontaktfläche 31 gelöst und an Stelle der zweiten Kontaktfläche 32 an der stationären Umgebung bzw. mobilen Plattform verschraubt.
In einer Ausführung ist der maximale Schwenkbereich um die Schwenkachse A durch einen oder mehrere Anschläge (nicht dargestellt) und/oder softwaretechnisch, insbesondere durch die bzw. in der Robotersteuerung 7, auf ±90° oder weniger als ±90° bzw. auf 180° oder weniger als 180°, beispielsweise auf ±85° bzw. 170° oder dergleichen, begrenzt.
Fig. 11 zeigt einen Teil eines Roboters nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 8 entsprechender Darstellung. Einander entsprechende Elemente sind durch identische Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
In der Ausführung der Fig. 11 sind die erste und zweite Kontaktfläche des Robotergelenkmoduls mit befestigtem Roboterarm (bei entsprechender Stellung des Roboterarms) gegeneinander um mehr als ±120° verschwenkbar und ohne befestigten Roboterarm gegeneinander sogar um mehr als ±360° verschwenkbar. Die erste und zweite Kontaktfläche sind zudem auf gegenüberliegenden Seiten einer Normalebene zu der Schwenkachse angeordnet. Alternativ zu dem Podest 200 der stationären Umgebung könnte die zweite Kontaktfläche 32 auch an der mobilen Plattform 50 (vgl. Fig. 9) befestigt sein.
Fig. 12A zeigt einen Teil eines Roboters nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 5 entsprechender Darstellung, wobei die Perspektive eine andere ist, Fig. 12B den Teil dieses Roboters mit angedeuteten Leitungen. Einander entsprechende Elemente sind durch identische Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
In der Ausführung der Fig. 12A, 12B sind mehrere Leitungen 210 des Roboterarms, beispielsweise elektrische Versorgungs- und Kommunikations- bzw. Signalleitungen für Roboterarm-Gelenkantriebe und/oder Roboterarm-Sensoren und/oder Wasser-, Öl- und/oder (Druck)Luftleitungen, innerhalb einer Abdeckung 220 in das Robotergelenkmodul 30 (ein)geführt.
Die Abdeckung 220 ist an der Basis 10 befestigt. Die Leitungen 210 sind in bzw. durch eine(r) Kabelführungstrommel 67' geführt, die mit der Abdeckung 220 integral ausgebildet ist.
In Fig. 12B ist eine Leitung 210' zur Versorgung des und/oder Kommunikation mit einesZ-m robotergelenkmodulseitigen bzw. Robotergelenkmodulsensor(s) 230 in der bzw. durch die Kabelführungstrommel 67‘ geführt.
Eine Anschlussstelle dieser Leitung 210‘ ist zusammen mit Anschlussstellen der Leitungen 210 des Roboterarms in einem gemeinsamen Außenanschluss 241 des Robotergelenkmoduls 30 bzw. Kühlkörpers 240 angeordnet.
Mit 250 ist eine elektrische Versorgungs- und Kommunikations- bzw. Signalleitung für den Robotergelenkmodul-Antrieb angedeutet, deren Anschlussstelle in einem weiteren Außenanschluss 242 des Robotergelenkmoduls 30 bzw. Kühlkörpers 240 angeordnet ist.
Fig. 13A, 13B zeigen einen Teil eines Roboters nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 12A, 12B entsprechender Darstellung. Einander entsprechende Elemente sind durch identische Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
In der Ausführung der Fig. 13A, 13B ist die Kabelführungstrommel 67“ nicht integral mit der Abdeckung 220 ausgebildet, sondern im Inneren des Robotergelenkmoduls 30 angeordnet.
Wie in der Ausführung der Fig. 12A, 12B weist das Robotergelenkmodul 30 auch in der Ausführung der Fig. 13A, 13B einen Kühlkörper 240 mit Leistungselektronik (nicht dargestellt) und Außenanschlüssen 241 , 242 auf.
Fig. 14A, 14B zeigen einen Teil eines Roboters nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 12A, 12B bzw. Fig. 13A, 13B entsprechender Darstellung. Einander entsprechende Elemente sind durch identische Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird. In der Ausführung der Fig. 14A, 14B weisen die Leitungen 210 Steckerverbindungen auf, die in Fig. 14B durch einen roboterarmseitigen Stecker 260A und einen robotergelenkmodulseitigen Gegenstecker 260B angedeutet sind.
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.
Bezuqszeichenliste
2 Endeffektor 4 Schraube 7 Robotersteuerung 10 Basis 11 Basis-Kontaktfläche 30 Robotergelenkmodul 31 erste Kontaktfläche 31a Vorsprung 32 zweite Kontaktfläche 32a Aussparung 33 Kühlrippe 50 mobile Plattform 51 Räder 61 Sensor 62 Motor 62a Getriebe 63 Gelenkmomentensensor 64 Antriebselektrik 65 Sicherheitselektronik 66 Justagesensor
67; 67‘; 67“ Kabelführungstrommel 68A Magnetadapter 68B.1 , 68B.2 Kabelhalter 110 Abdeckung 200 Podest
210; 210' Leitung 220 Abdeckung 230 Sensor 240 Kühlkörper 241 ,242 Außenanschluss 250 Leitung
260A, 260B Steckerverbindung A Schwenkachse
D maximale Weite
H Höhe L Leitung qO Schwenkwinkel q1 Gelenkwinkel des basisnächsten Gelenks q2 Gelenkwinkel des auf das basisnächste Gelenk folgenden Gelenks q3-q6 Gelenkwinkel

Claims

34
Patentansprüche Roboter mit einem Roboterarm, der eine Basis (10) mit einer Basis-Kontaktfläche (11) und einen Endeffektor (2) aufweist, der mit der Basis über Gelenke verbunden ist, welche mithilfe von Roboterarm-Gelenkantrieben derart verstellbar sind, dass der Endeffektor (2) gegenüber der Basis (10) wenigstens fünf, insbesondere wenigstens sechs, aktuierte Freiheitsgrade (q1-q6) aufweist, und einem Robotergelenkmodul (30), das eine erste Kontaktfläche (31), die an der Basis-Kontaktfläche (11), insbesondere lösbar, befestigbar ist, eine zweite Kontaktfläche (32) zur Befestigung des Roboters an einer stationären Umgebung oder mobilen Plattform (50), und wenigstens einen Robotergelenkmodul-Antrieb zum Verschwenken der ersten gegen die zweite Kontaktfläche (31 , 32) um eine Schwenkachse (A) aufweist, so dass der Endeffektor (2) gegenüber der zweiten Kontaktfläche (32), insbesondere der stationären Umgebung bzw. mobilen Plattform (50), wenigstens sechs, insbesondere wenigstens sieben, aktuierte Freiheitsgrade (q0-q6) aufweist. Roboter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls auf einer roboterarmabgewandten Seite der ersten Kontaktfläche angeordnet und/oder gegen eine Gelenkachse eines basisnächsten Gelenks des Roboterarms um wenigstens 60° und höchstens 120° geneigt ist und/oder diese schneidet und/oder die erste und/oder zweite Kontaktfläche überlappt und/oder parallel zur ersten und/oder zweiten Kontaktfläche ist und/oder dass eine Gelenkachse eines auf das basisnächste Gelenk folgenden Gelenks des Roboterarms in wenigstens einer Stellung des Roboterarms gegen die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls um höchstens ± 30° geneigt, insbesondere parallel zu der Schwenkachse, oder um wenigstens 60° und höchstens 120° geneigt, insbesondere senkrecht zu der Schwenkachse, und/oder dass die erste und zweite Kontaktfläche gegeneinander mit und/oder ohne befestigten Roboterarm um ±120° oder um mehr als ±120° oder maximal um ±90° oder maximal um weniger als ±90° verschwenkbar und/oder in einer Schwenkstellung parallel zueinander und/oder in wenigstens einer Schwenkstellung gegeneinander verkippt und/oder die erste und/oder zweite Kontaktfläche an einem L-Flansch angeordnet sind. 35 Roboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kontaktfläche des Robotergelenkmoduls derart ausgebildet ist, dass sie an Stelle der Basis-Kontaktfläche des Roboterarms an derselben Schnittstelle befestigbar ist, insbesondere ein Lochbild der zweiten Kontaktfläche an Stelle eines Lochbilds der Basis-Kontaktfläche mit derselben Schraubenverteilung verschraubbar ist und/oder eine Vorsprungverteilung der zweiten Kontaktfläche an Stelle einer Vorsprungverteilung der Basis-Kontaktfläche in dieselbe Aussparungsverteilung einsetzbar und/oder eine Aussparungsverteilung der zweiten Kontaktfläche an Stelle einer Aussparungsverteilung der Basis-Kontaktfläche auf dieselbe Vorsprungverteilung aufsetzbar ist. Roboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kontaktfläche des Robotergelenkmoduls und die Basis-Kontaktfläche derart ausgebildet sind, dass sie alternativ in wenigstens zwei, insbesondere um wenigstens 45° und/oder höchstens 135°, gegeneinander versetzten Orientierungen aneinander befestigbar sind. Roboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe (H) zwischen paralleler erster und zweiter Kontaktfläche höchstens das 1 ,5fache einer maximalen Weite (D) der ersten oder zweiten Kontaktfläche beträgt, wenigstens ein Motor (62) des Robotergelenkmodul-Antriebs zwischen der ersten und zweiten Kontaktfläche angeordnet ist und/oder die erste Kontaktfläche den Robotergelenkmodul-Antrieb überlappt, insbesondere wenigstens einen Motor (62) des Robotergelenkmodul-Antriebs überdeckt. Roboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenkontur der ersten Kontaktfläche des Robotergelenkmoduls und eine Außenkontur der Basis-Kontaktfläche um höchstens 10% voneinander abweichen und/oder an dem Robotergelenkmodul und/oder an dem Roboterarm eine, insbesondere flexible, Abdeckung (110) zum wenigstens teilweisen Abdecken eines Spalts zwischen der ersten Kontaktfläche und der Basis-Kontaktfläche angeordnet ist. Roboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine roboterarm- und/oder robotergelenkmodulseitige Erfassungsvorrichtung zum, insbesondere sensorischen, Erfassen der Basis-Kontaktfläche an der ersten Kontaktfläche und/oder einer Position und/oder Ausrichtung der Basis-Kontaktfläche relativ zu der ersten Kontaktfläche. Roboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine robotergelenkmodulseitige Erfassungsvorrichtung zum, insbesondere sensorischen und/oder berührungslosen, Überwachen eines Sicherheitsbereichs um das Robotergelenkmodul. Roboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Robotergelenkmodul eine Bremse zum Bremsen, insbesondere Festlegen, der Schwenkachse, eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen wenigstens einer Gelenkkraft und/oder wenigstens eines Gelenkdrehmoments, insbesondere wenigstens einen antriebsseitigen und/oder wenigstens einen abtriebsseitigen Gelenkmomentensensor (63), eine Antriebselektrik (64) zum Betreiben des Robotergelenkmodul-Antriebs, eine Sicherheitselektronik (65) zum Überwachen des Robotergelenkmoduls, einen Justagesensor (66) und/oder eine Kühlvorrichtung (33; 240) zum Kühlen einer oder mehrerer dieser Komponenten aufweist und/oder eine Genauigkeit, Sensitivität und/oder Sicherheit des Robotergelenkmodul-Antriebs wenigstens derjenigen wenigstens eines der Roboterarm-Gelenkantriebe entspricht. Roboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Robotergelenkmodul wenigstens eine, insbesondere um die Schwenkachse verdrehbare oder drehfeste und/oder mit dieser fluchtende und/oder diese wenigstens abschnittsweise umschlingende, Leitungsführung (67; 68A, 68B.1 , 68B.2; 67“), insbesondere mit wenigstens einer vorgegebenen Trennstelle, zum Führen wenigstens einer Leitung zur Versorgung des Robotergelenkmoduls und/oder Kommunikation mit dem Robotergelenkmodul oder wenigstens einer an dem Roboterarm befestigten Leitung (L), insbesondere wenigstens abschnittsweise parallel zur Schwenkachse, aufweist und/oder dass wenigstens eine Leitung (210) des Roboterarms, insbesondere innerhalb einer Abdeckung (220), in das Robotergelenkmodul geführt ist und/oder wenigstens eine Steckerverbindung (260A, 260B) zwischen Roboterarm und Robotergelenkmodul und/oder wenigstens einen Schleifkontakt zwischen Roboterarm und Robotergelenkmodul aufweist.
11. Robotersystem mit einem Roboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Robotersteuerung (7) zum gemeinsamen Steuern der Roboterarm-Gelenkantriebe des Roboterarms und des Robotergelenkmodul-Antriebs des Robotergelenkmoduls, insbesondere zum gleichzeitigen Verstellen der Schwenkachse des Robotergelenkmoduls und wenigstens einer Gelenkachse eines Gelenks des Roboterarms und/oder auf Basis eines Kinematikmodells, das die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls und die Gelenkachsen der Gelenke des Roboterarms aufweist.
12. Robotergelenkmodul (30) für einen Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
13. Verfahren zur Montage eines Roboters nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kontaktfläche (31), insbesondere lösbar, an der Basis-Kontaktfläche (11) und/oder die zweite Kontaktfläche (32) an der stationären Umgebung oder mobilen Plattform (50) befestigt wird und/oder dass die Basis-Kontaktfläche (11) von der ersten Kontaktfläche (31) gelöst und/oder, insbesondere lösbar und/oder an Stelle der zweiten Kontaktfläche (32), an der stationären Umgebung oder mobilen Plattform (50) befestigt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Kontaktfläche an der ersten Kontaktfläche und/oder eine Position und/oder Ausrichtung der Basis-Kontaktfläche relativ zu der ersten Kontaktfläche wenigstens teilweise automatisch erfasst oder manuell eingegeben und/oder der Roboter kalibriert wird.
15. Verfahren zum Betreiben eines Robotersystems nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotersteuerung (7) die Roboterarm-Gelenkantriebe des Roboterarms und den Robotergelenkmodul-Antrieb des Robotergelenkmoduls gemeinsam, insbesondere auf Basis eines Kinematikmodells, das die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls und die Gelenkachsen der Gelenke des Roboterarms 38 aufweist, steuert, insbesondere die Schwenkachse des Robotergelenkmoduls und wenigstens eine Gelenkachse eines Gelenks des Roboterarms gleichzeitig verstellt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202022105610U1 (de) 2022-10-04 2024-01-05 Kuka Deutschland Gmbh Robotersteuerungssystem

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3918587A1 (de) * 1988-06-13 1989-12-14 Westinghouse Electric Corp Umkonfigurierbarer gelenkiger roboterarm
US6323615B1 (en) * 1997-04-01 2001-11-27 Charles Khairallah Modular articulated robot structure
JP2010221355A (ja) * 2009-03-24 2010-10-07 Fanuc Ltd 多関節ロボットを備えたロボットシステム
EP2792456A2 (de) * 2013-04-18 2014-10-22 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Mobiler Roboter, Positionierungssystem eines mobilen Roboters und Positionierungsverfahren eines mobilen Roboters

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3918587A1 (de) * 1988-06-13 1989-12-14 Westinghouse Electric Corp Umkonfigurierbarer gelenkiger roboterarm
US6323615B1 (en) * 1997-04-01 2001-11-27 Charles Khairallah Modular articulated robot structure
JP2010221355A (ja) * 2009-03-24 2010-10-07 Fanuc Ltd 多関節ロボットを備えたロボットシステム
EP2792456A2 (de) * 2013-04-18 2014-10-22 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Mobiler Roboter, Positionierungssystem eines mobilen Roboters und Positionierungsverfahren eines mobilen Roboters

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