DE102017004433B4 - robot mastering - Google Patents
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Abstract
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Justieren eines Roboters (1) umfasst die Schritte:
- Ermitteln (S30) einer Mehrzahl von Gelenkstellungen (q1,i, q2,i, q3,i, q4,i, q5,i, q6,i) beim Abfahren einer vorgegebenen Bahn (g) mit einer roboterfesten Referenz (4) mittels eines Erfassungsmittels (2); und
- Ermitteln (S40) eines Offsets des Erfassungsmittels auf Basis der ermittelten Gelenkstellungen.
An inventive method for adjusting a robot (1) comprises the steps:
Determining (S30) a plurality of joint positions (q 1, i , q 2, i , q 3, i , q 4, i , q 5, i , q 6, i ) when a predetermined path (g) is traveled with one robot-fixed reference (4) by means of a detection means (2); and
- determining (S40) an offset of the detection means on the basis of the determined joint positions.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren, Steuern und/oder Überwachen eines Roboters sowie eine Steuerung und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens und eine Roboteranordnung mit der Steuerung.The present invention relates to a method for adjusting, controlling and / or monitoring a robot as well as a controller and a computer program product for carrying out the method and a robot arrangement with the controller.
Insbesondere Inkremental- bzw. Relativgeber eines Roboters zum Erfassen von dessen Gelenkstellungen können justiert werden, indem der Roboter in eine definierte Justagepose gefahren wird, in der diese Erfassungsmittel mit für diese Pose vorgegebenen Werten initialisiert werden.In particular, incremental or relative encoders of a robot for detecting its joint positions can be adjusted by moving the robot into a defined adjustment pose, in which these detection means are initialized with values predetermined for this pose.
Entsprechend hängt die Genauigkeit der anschließend ermittelten Gelenkstellungen und damit insbesondere auch die Genauigkeit einer, insbesondere zum Steuern und/oder Überwachen des Roboters, auf Basis dieser Gelenkstellungen ermittelten Position einer roboterfesten Referenz wie des TCPs von dieser Justage, insbesondere der Genauigkeit ab, mit der die Justagepose angefahren wird.Accordingly, the accuracy of the subsequently determined joint positions, and thus in particular the accuracy of, in particular for controlling and / or monitoring the robot based on these joint positions determined position of a robot-fixed reference as the TCP depends on this adjustment, in particular the accuracy with which the Adjustmentpose is approached.
Aus der
Aufgrund der notwendigen Präzision erfordert dieses Verfahren einen hohen apparativen Messaufwand.Due to the necessary precision, this method requires a high expenditure on equipment.
Aus der
Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, eine Justage, Steuerung und/oder Überwachung eines Roboters zu verbessern, insbesondere einen apparativen Messaufwand für die Justage zu reduzieren und/oder Geschwindigkeit und/oder Präzision von Justage, Steuerung und/oder Überwachung zu erhöhen.An object of an embodiment of the present invention is to improve an adjustment, control and / or monitoring of a robot, in particular to reduce a measuring expenditure on equipment for the adjustment and / or to increase speed and / or precision of adjustment, control and / or monitoring ,
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 13 - 15 stellen eine (Roboter)Steuerung bzw. ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens bzw. eine Roboteranordnung mit einer hier beschriebenen Steuerung unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.This object is achieved by a method having the features of
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist der Roboter einer Roboteranordnung wenigstens oder genau drei, vier, sechs oder sieben, Gelenke bzw. (Bewegungs)Achsen, insbesondere rotatorische bzw. Drehgelenke bzw. -achsen und/oder translatorische bzw. Lineargelenke bzw. -achsen, und/oder, insbesondere elektromotorische, Antriebe zum Bewegen bzw. Verstellen der Gelenke bzw. Achsen auf. In einer Ausführung ist der Roboter ein redundanter und/oder Deltaroboter. Bei solchen Robotern kann die vorliegende Erfindung mit besonderem Vorteil verwendet werden.According to one embodiment of the present invention, the robot of a robot arrangement has at least or exactly three, four, six or seven joints or (motion) axes, in particular rotational joints and / or translational or linear joints or axes , and / or, in particular electromotive, drives for moving or adjusting the joints or axes. In one embodiment, the robot is a redundant and / or delta robot. In such robots, the present invention can be used with particular advantage.
Allgemein transformiert eine sogenannte Vorwärtstransformation T Stellungen [
Eine Position, insbesondere einer roboterfesten Referenz, im Sinne der vorliegenden Erfindung kann in einer Ausführung (nur oder auch) einen ein-, zwei- oder dreidimensionalen, insbesondere kartesischen, Ort bzw. Abstand und/oder (nur oder auch) eine ein-, zwei- oder dreidimensionale Orientierung (der roboterfesten Referenz) (relativ zu einem Bezugs- bzw. Koordinatensystem) aufweisen, insbesondere sein, beispielsweise also drei Ortskoordinaten (
Beim Abfahren einer (vorgegebenen) Bahn
Dies kann nun ausgenutzt werden, um den Roboter, insbesondere ein Erfassungsmittel des Roboters zum Ermitteln von Gelenkstellungen, zu justieren, insbesondere einen (konstanten) Offset, insbesondere Offset-Vektor, Q des Erfassungsmittels zu ermitteln. Denn für jede mittels des Erfassungsmittels ermittelte Gelenkstellung
Ist in einer Ausführung die vorgegebene Bahn eine Gerade im Arbeitsraum des Roboters, die dieser mit einem roboterfesten Punkt abfährt, so ist diese Bahn insbesondere durch drei Koordinaten (
Eine vorgegebene Kreisbahn ist beispielsweise durch drei Koordinaten eines Mittelpunktes sowie einen auf Länge
Bei einer ausreichenden Anzahl n von ermittelten Gelenkstellungen
Entsprechend kann auf Basis ermittelter Gelenkstellungen
Entsprechend umfasst nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Justieren des Roboters die Schritte:
- - Ermitteln einer Mehrzahl von Gelenkstellungen
qi beim Abfahren einer vorgegebenen Bahng mit einer roboterfesten Referenz mittels eines zu justierenden Erfassungsmittels; und - - Ermitteln eines Offsets, insbesondere Offset-Vektors, Q dieses Erfassungsmittels auf Basis der ermittelten Gelenkstellungen.
- - Determining a plurality of joint positions
q i when departing a predetermined pathG with a robot-fixed reference by means of a detection means to be adjusted; and - - Determining an offset, in particular offset vector, Q of this detection means based on the determined joint positions.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Justage verbessert, insbesondere ein apparativer Messaufwand für die Justage reduziert und/oder deren Geschwindigkeit und/oder Präzision erhöht und damit in einer Weiterbildung eine Steuerung und/oder Überwachung des justierten Roboters verbessert werden.As a result, in one embodiment, the adjustment can be improved, in particular an apparatus-related measurement effort for the adjustment can be reduced and / or its speed and / or precision can be increased, thus improving control and / or monitoring of the adjusted robot in a further development.
In einer Ausführung wird die vorgegebene Bahn kraft-, insbesondere nachgiebig(keits) geregelt und/oder handgeführt, insbesondere mit einer vorgegebenen Kontaktkraft und/oder durch manuelles Führen bzw. Aktuieren der roboterfesten Referenz an- und/oder abgefahren.In one embodiment, the predetermined path is force, in particular yielding (keits) regulated and / or hand-held, in particular with a predetermined contact force and / or by manually guiding or actuating the robot-fixed reference on and / or departing.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Justage weiter verbessert, insbesondere ein Aufwand für die Justage (weiter) reduziert und/oder deren Geschwindigkeit und/oder Präzision (weiter) erhöht und damit in einer Weiterbildung eine Steuerung und/oder Überwachung des justierten Roboters (weiter) verbessert werden.As a result, in one embodiment, the adjustment can be further improved, in particular an expense for the adjustment (further) reduced and / or its speed and / or precision (further) increased and thus in a development, a control and / or monitoring of the adjusted robot (further) be improved.
In einer Ausführung wird die vorgegebene Bahn mit konstanter Orientierung der roboterfesten Referenz, insbesondere in einem kartesischen Arbeitsraum des Roboters bzw. bezügliche eines Glieds, insbesondere einer Basis, des Roboters, gegenüber dem die roboterfeste Referenz durch Verstellen der zu justierenden Achsen des Roboters bewegbar ist, abgefahren, beispielsweise durch Aktuierung entsprechender Achsen eines Deltaroboters oder dergleichen. Dadurch fährt in einer Ausführung auch ein (Werkzeug)Flansch des Roboters, an dem die Referenz befestigt sein kann, diese bzw. eine hierzu kongruente und/oder parallel versetzte Bahn ab, so dass vorteilhafterweise eine Position der roboterfesten Referenz relativ zum Flansch unberücksichtigt bleiben kann. In einer Ausführung wird die vorgegebene Bahn mit variierender Orientierung der roboterfesten Referenz, insbesondere in einem kartesischen Arbeitsraum des Roboters bzw. bezügliche eines Glieds, insbesondere einer Basis, des Roboters, gegenüber dem die roboterfeste Referenz durch Verstellen der zu justierenden Achsen des Roboters bewegbar ist, abgefahren, insbesondere ein ortsfester TCP nur umorientiert, wodurch eine besonders kompakte Bahn realisiert werden kann.In one embodiment, the predetermined path of constant orientation of the robot-fixed reference, in particular in a Cartesian working space of the robot or relating to a member, in particular a base, of the robot against which the robot-fixed reference is movable by adjusting the axes of the robot to be adjusted, traversed, for example by actuation of corresponding axes of a delta robot or the like , As a result, in one embodiment, a (tool) flange of the robot to which the reference may be attached, this or a congruent and / or offset parallel path from, so that advantageously a position of the robot-fixed reference relative to the flange can be disregarded , In one embodiment, the predetermined path with varying orientation of the robot-fixed reference, in particular in a Cartesian working space of the robot or a limb, in particular a base, of the robot against which the robot-fixed reference by moving the axes to be adjusted of the robot is movable, traversed, in particular a stationary TCP only reoriented, whereby a particularly compact track can be realized.
In einer Ausführung wird bzw. ist die Bahn durch eine Führung, insbesondere eine Zwangsführung, für die roboterfeste Referenz, insbesondere form- bzw. kontaktschlüssig und/oder kraftschlüssig, insbesondere magnetisch, vorgegeben, die in einer Weiterbildung Metall aufweisen, insbesondere hieraus bestehen kann. Zusätzlich oder alternativ wird bzw. ist die Führung in einer Weiterbildung temporär oder stationär ortsfest zu einem Glied, insbesondere einer Basis, des Roboters angeordnet, gegenüber dem die roboterfeste Referenz durch Verstellen der zu justierenden Achsen des Roboters bewegbar ist bzw. bewegt wird, insbesondere zerstörungsfrei lösbar oder dauerhaft bzw. nicht zerstörungsfrei lösbar relativ zu dem Glied, insbesondere an diesem oder von diesem beabstandet, befestigt bzw. fixiert.In one embodiment, the web is or is predetermined by a guide, in particular a positive guide, for the robot-fixed reference, in particular form-fit or contact-fit and / or non-positive, in particular magnetic, which in a further development comprise metal, in particular thereof. Additionally or alternatively, the guide is in a development temporarily or stationary stationary to a member, in particular a base of the robot arranged against which the robot-fixed reference is movable by adjusting the axes to be adjusted of the robot or is moved, in particular non-destructive detachably or permanently or non-destructively detachable relative to the member, in particular at this or spaced therefrom, fixed or fixed.
Durch eine, insbesondere form- und/oder kraftschlüssige, insbesondere Kontakt- und/oder magnetische, und/oder wenigstens teilweise metallische, (Zwangs)Führung kann in einer Ausführung die Justage weiter verbessert insbesondere deren Geschwindigkeit und/oder Präzision (weiter) erhöht werden. Durch eine stationäre Befestigung kann in einer Ausführung die Präzision (weiter) erhöht werden, durch eine temporäre Befestigung eine Einschränkung des Arbeitsraums des Roboters nach der Justage reduziert, insbesondere vermieden werden. Entsprechend wird in einer Ausführung die Führung nach erfolgter Justage wieder entfernt.By one, in particular positive and / or non-positive, in particular contact and / or magnetic, and / or at least partially metallic, (forced) guidance, in one embodiment, the adjustment further improved in particular their speed and / or precision (further) can be increased , By a stationary attachment, the precision (further) can be increased in one embodiment, reduced by a temporary attachment a restriction of the working space of the robot after the adjustment, in particular be avoided. Accordingly, in one embodiment, the guide is removed again after adjustment.
In einer Ausführung sperrt die Führung, insbesondere form- und/oder kraftschlüssig, insbesondere durch Anlage bzw. Kontakt und/oder magnetisch, wenigstens einen und/oder höchstens zwei translatorische bzw. Orts-Freiheitsgrade und/oder keinen rotatorischen bzw. Orientierungsfreiheitsgrad der roboterfesten Referenz ein- oder zweiseitig bzw. legt nur deren kartesischen Ort mit einem (Bahnparameter)Freiheitsgrad λ fest. Hierdurch kann in einer Ausführung das Abfahren der Bahn und/oder die Lösung des (über)bestimmten Gleichungssystems bzw. Optimierungsproblems verbessert werden. Gleichermaßen kann in einer Ausführung die Führung drei translatorische bzw. Orts-Freiheitsgrade ein- oder zweiseitig sperren, so dass der TCP bei ortfester Position nur umorientiert wird bzw. werden kann.In one embodiment, the guide locks, in particular positive and / or non-positive, in particular by contact or contact and / or magnetic, at least one and / or at most two translational or spatial degrees of freedom and / or no rotational or orientation degree of freedom of the robot-fixed reference one or two-sided or only defines their Cartesian location with a (path parameter) degree of freedom λ. In this way, in one embodiment, the trajectory of the web and / or the solution of the (over) certain equation system or optimization problem can be improved. Likewise, in one embodiment, the guide may include three translational or location degrees of freedom, respectively, or one or two sides, so that the TCP is or may only be reoriented at the stationary position.
Zusätzlich oder alternativ kann die Bahn in einer Ausführung eine Gerade im Arbeitsraum des Roboters aufweisen, insbesondere sein. Hierdurch kann in einer Ausführung das Abfahren der Bahn und/oder die Lösung des (über)bestimmten Gleichungssystems bzw. Optimierungsproblems (weiter) verbessert werden.Additionally or alternatively, in one embodiment, the web may comprise, in particular, a straight line in the working space of the robot. In this way, in one embodiment, the trajectory of the trajectory and / or the solution of the (over) certain equation system or optimization problem (further) can be improved.
Zusätzlich oder alternativ wird bzw. ist die Bahn in einer Ausführung durch ein Profil, insbesondere ein, insbesondere rechtwinkliges, Winkelprofil bzw. zwei gegeneinander, insbesondere rechtwinklig, abgekantete Flächen, insbesondere form- bzw. kontaktschlüssig, vorgegeben. Hierdurch kann in einer Ausführung das Abfahren der Bahn verbessert werden.Additionally or alternatively, the web is or is in one embodiment by a profile, in particular a, in particular rectangular, angle profile or two against each other, in particular at right angles, beveled surfaces, in particular form or contact, predetermined. As a result, in one embodiment, the departure of the web can be improved.
In einer Ausführung wird der Roboter zum Justieren, insbesondere für eine initiale bzw. Vor-Justage und/oder zum Abfahren der vorgegebenen Bahn, in einer Ausführung durch Handverfahren, (jeweils) in eine, insbesondere dieselben oder unterschiedliche, vorgegebene Ausgangspose(n) (vor)positioniert, die in einer Weiterbildung, insbesondere für die initiale bzw. Vor-Justage, durch eine, insbesondere mehrteilige, roboterfeste Markierung, beispielsweise einander zugeordnete Marken an gegeneinander beweglichen Roboterglieder, vorgegeben sein kann. Hierdurch kann in einer Ausführung die Justage, insbesondere deren Konvergenz und damit deren Geschwindigkeit und/oder Präzision, verbessert werden. In einer Ausführung wird das Erfassungsmittel auf Basis dieser vorgegebenen Ausgangspose, insbesondere grob, initial bzw. vorjustiert.In one embodiment, the robot for adjusting, in particular for an initial or pre-adjustment and / or for traversing the predetermined path, in one embodiment by hand method, (in each case) into one, in particular the same or different, predetermined starting position (s) ( before), which in a development, in particular for the initial or pre-adjustment, can be predetermined by a, in particular multi-part, robot-fixed marking, for example mutually associated marks on mutually movable robot members. As a result, in one embodiment, the adjustment, in particular its convergence and thus its speed and / or precision can be improved. In one embodiment, the detection means on the basis of this predetermined Ausgangsspose, in particular coarse, initial or pre-adjusted.
In einer Ausführung wird die Führung erst nach Anfahren der vorgegebenen Ausgangspose angeordnet bzw. befestigt, was insbesondere das Anfahren der Ausgangspose und so die Geschwindigkeit und/oder Präzision der Justage verbessern kann.In one embodiment, the guide is arranged or fixed only after approaching the predetermined output pose, which in particular can improve the approach of Ausgangsspose and so the speed and / or precision of the adjustment.
In einer Ausführung wird bzw. ist die roboterfeste Referenz stationär bzw. dauerhaft bzw. nicht zerstörungsfrei lösbar oder (nur) temporär bzw. zerstörungsfrei lösbar an einem, vorzugsweise End bzw. distalen, Glied des Roboters befestigt. Zusätzlich oder alternativ kann die die roboterfeste Referenz Metall aufweisen, insbesondere hieraus bestehen, und/oder eine vollständig oder teilweise sphärische Außenkontur, insbesondere zum Kontakt mit der (formschlüssigen) Führung, aufweisen.In one embodiment, the robot-fixed reference is stationary or permanent or non-destructive releasably or (only) temporarily or non-destructively releasably attached to a, preferably end or distal, member of the robot. Additionally or alternatively, the robot-fixed reference may comprise metal, in particular consist thereof, and / or have a completely or partially spherical outer contour, in particular for contact with the (positive) guide.
Durch eine Befestigung an einem distalen Roboterglied, insbesondere Werkzeugflansch, können in einer Ausführung alle Achsen des Roboters justiert werden, die dieses Glied bewegen. Durch eine stationäre Befestigung kann in einer Ausführung die Präzision (weiter) erhöht werden, durch eine temporäre Befestigung eine Einschränkung des Roboters nach der Justage reduziert, insbesondere vermieden werden. Entsprechend wird in einer Ausführung die Referenz nach erfolgter Justage wieder entfernt. Durch eine wenigstens teilweise metallische und/oder sphärische Referenz kann in einer Ausführung die Justage weiter verbessert insbesondere deren Geschwindigkeit und/oder Präzision (weiter) erhöht werden. Insbesondere kann eine wenigstens teilweise sphärische (Außen)Kontur der Referenz Orientierungsänderungen um deren Mittelpunkt kompensieren, so dass dieser in einer Ausführung die Position der Referenz bestimmen kann.By attachment to a distal robot member, in particular tool flange, in one embodiment, all axes of the robot can be adjusted, which move this member. By a stationary attachment, the precision (further) can be increased in one embodiment, reduced by a temporary attachment restriction of the robot after the adjustment, in particular be avoided. Accordingly, in one embodiment, the reference is removed again after adjustment. By an at least partially metallic and / or spherical reference can in one embodiment, the adjustment further improved in particular their speed and / or precision (further) can be increased. In particular, an at least partially spherical (outer) contour of the reference can compensate orientation changes around its center, so that in one embodiment it can determine the position of the reference.
In einer Ausführung werden wenigstens zwei, insbesondere basisnächste und/oder rotatorische und/oder translatorische, vorzugsweise alle, Achsen des Roboters, insbesondere zusammen bzw. gemeinsam, insbesondere synchron, justiert. Hierdurch kann in einer Ausführung die Justage weiter verbessert insbesondere deren Geschwindigkeit und/oder Präzision (weiter) erhöht werden. Gleichermaßen können in einer anderen Ausführung auch nur bestimmte Achsen des Roboters und/oder Achsen des Roboters sequentiell justiert werden.In one embodiment, at least two, in particular base-next and / or rotational and / or translational, preferably all, axes of the robot, in particular together or together, in particular synchronously adjusted. As a result, in one embodiment, the adjustment can be further improved, in particular its speed and / or precision (further) can be increased. Similarly, in another embodiment, only certain axes of the robot and / or axes of the robot can be adjusted sequentially.
In einer Ausführung erfasst das, insbesondere mehrteilige, Erfassungsmittel die Achs- bzw. Gelenkstellungen einer oder mehrerer, vorzugsweise aller, Achsen bzw. Gelenke des Roboters, insbesondere inkremental oder absolut, bzw. ist hierzu eingerichtet. In einer Ausführung kann das Erfassungsmittel einen oder mehrere Relativ-, insbesondere Inkrementalwertgeber, insbesondere zur Erfassung von Relativstellungen, insbesondere Relativstellungsänderungen, einer oder mehrerer zu justierenden Achsen des Roboters aufweisen, insbesondere hieraus bestehen. Zur Justage solcher Erfassungsmittel kann die vorliegende Erfindung mit besonderem Vorteil verwendet werden, ohne hierauf beschränkt zu sein. Entsprechend kann das Erfassungsmittel beispielsweise auch Resolver oder dergleichen aufweisen.In one embodiment, the, in particular multi-part, detection means detects the axial or joint positions of one or more, preferably all, axes or joints of the robot, in particular incrementally or absolutely, or is set up for this purpose. In one embodiment, the detection means may comprise one or more relative, in particular incremental encoders, in particular for detecting relative positions, in particular relative position changes, of one or more axes of the robot to be adjusted, in particular consisting thereof. For adjusting such detection means, the present invention may be used to particular advantage without being limited thereto. Accordingly, the detection means may also comprise, for example, resolvers or the like.
Nach Gleichung (3) liefert jede ermittelte Gelenkstellung
Entsprechend ist in einer Ausführung die Anzahl n der ermittelten Gelenkstellungen gleich oder, vorzugsweise, größer als (D + k - 1)/(d - 1) mit der minimalen Parameteranzahl D zur geometrischen Festlegung der vorgegebenen Bahn, der Anzahl k der zu justierenden Gelenke des Roboters und der Dimension d einer durch die Bahn vorgegebenen Position der roboterfesten Referenz, vorzugsweise wenigstens doppelt so groß (n ≥ 2·(D + k- 1)/(d - 1)), bevorzugt wenigstens dreimal so groß (n ≥ 3·(D + k- 1)/(d - 1)). Zusätzlich oder alternativ beträgt in einer Ausführung Anzahl n der ermittelten Gelenkstellungen wenigstens 10, insbesondere wenigstens 15, insbesondere wenigstens 30. Hierdurch kann in einer Ausführung die Justage, insbesondere deren Konvergenz und damit deren Geschwindigkeit und/oder Präzision, (weiter) verbessert werden.Accordingly, in one embodiment, the number n of determined joint positions is equal to or, preferably, greater than (D + k-1) / (d-1) with the minimum parameter number D for geometrically defining the predetermined path, the number k of joints to be adjusted of the robot and the dimension d of a position of the robot-fixed reference predetermined by the path, preferably at least twice as large (n ≥ 2 * (D + k-1) / (d-1)), preferably at least three times as large (n≥3 · (D + k-1) / (d-1)). Additionally or alternatively, in one embodiment, number n of the determined joint positions is at least 10, in particular at least 15, in particular at least 30. In one embodiment, the adjustment, in particular its convergence and thus its speed and / or precision, can be (further) improved.
In einer Ausführung wird ein Startwert des Optimierungsverfahrens auf Basis der vorgegebenen Ausgangspose ermittelt. Hierdurch kann in einer Ausführung die Justage, insbesondere deren Konvergenz und damit deren Geschwindigkeit und/oder Präzision, (weiter) verbessert werden.In one embodiment, a starting value of the optimization method is determined on the basis of the predefined starting position. In this way, in one embodiment, the adjustment, in particular its convergence and thus its speed and / or precision, can be improved (further).
Ist der Roboter justiert, insbesondere der Offset des Erfassungsmittels in einer hier beschriebener Weise ermittelt, können in einer Ausführung mittels des Erfassungsmittels auf Basis bzw. unter Berücksichtigung des ermittelten Offsets Soll- oder Ist-Gelenkstellungen des Roboters und/oder Soll- oder Ist- Positionen der oder einer anderen roboterfesten Referenz ermittelt werden, insbesondere gemäß Gleichungen (1), (1').If the robot is adjusted, in particular determines the offset of the detection means in a manner described here, in one embodiment by means of the detection means based or taking into account the determined offset desired or actual joint positions of the robot and / or target or actual positions or another robot-fixed reference, in particular according to equations (1), (1 ').
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist eine (Roboter)Steuerung, insbesondere hard- und/oder software-, insbesondere programmtechnisch, zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet und/oder weist entsprechend auf:
- Mittel zum Ermitteln einer bzw. der Mehrzahl von Gelenkstellungen beim Abfahren einer bzw. der vorgegebenen Bahn mit einer bzw. der roboterfesten Referenz mittels eines bzw. des Erfassungsmittels; und
- Mittel zum Ermitteln eines bzw. des Offsets des Erfassungsmittels auf Basis der ermittelten Gelenkstellungen.
- Means for determining one or the plurality of joint positions when driving one or the predetermined path with one or the robot-fixed reference by means of one or the detection means; and
- Means for determining an offset or the offset of the detection means on the basis of the determined joint positions.
In einer Ausführung weist die Steuerung bzw. ihr(e) Mittel auf Mittel zum An- und/oder Abfahren der vorgegebene Bahn kraftgeregelt und/oder handgeführt und/oder mit konstanter oder variierender Orientierung der roboterfesten Referenz. In one embodiment, the controller or its agent has force-controlled and / or hand-guided means for starting and / or stopping the predetermined path and / or with constant or varying orientation of the robot-fixed reference.
In einer Ausführung weist die Roboteranordnung eine bzw. die Führung für die roboterfeste Referenz auf, durch die die Bahn vorgegeben wird bzw. ist bzw. die hierzu eingerichtet ist bzw. verwendet wird.In one embodiment, the robot arrangement has a guide or guide for the robot-fixed reference, by which the path is or is predetermined or which is set up or used for this purpose.
In einer Ausführung weist die Steuerung bzw. ihr(e) Mittel auf:
- Mittel zum (Vor)Positionieren des Roboters zum Justieren, insbesondere für eine initiale bzw. Vor-Justage und/oder zum Abfahren der vorgegebenen Bahn, in eine, insbesondere durch eine roboterfeste Markierung, vorgegebene Ausgangspose; und/oder
- Mittel zum Justieren von wenigstens zwei, insbesondere basisnächsten und/oder rotatorischen und/oder translatorischen, Achsen des Roboters, insbesondere zusammen; und/oder
- Mittel zum Optimieren eines Gütekriterium, das vorzugsweise von Abweichungen zwischen Positionen der roboterfesten Referenz, die auf Basis der ermittelten Gelenkstellungen ermittelt werden, und Positionen auf der vorgegebenen Bahn abhängt, mittels eines Optimierungsverfahrens zum Ermitteln des Offsets; und/oder Mittel zum Ermitteln des Offsets des Erfassungsmittels nach einem hier beschriebenen Verfahren; und Mittel zum Ermitteln wenigstens einer Soll- oder Ist-Gelenkstellung und/oder -Position einer roboterfesten Referenz auf Basis des ermittelten Offsets.
- Means for (pre) positioning the robot for adjusting, in particular for an initial or pre-adjustment and / or for traversing the predetermined path, in a, in particular by a robot-fixed marking, predetermined output poses; and or
- Means for adjusting at least two, in particular base-next and / or rotational and / or translatory, axes of the robot, in particular together; and or
- Means for optimizing a quality criterion, which preferably depends on deviations between positions of the robot-fixed reference, which are determined on the basis of the determined joint positions, and positions on the predetermined path, by means of an optimization method for determining the offset; and / or means for determining the offset of the detection means according to a method described herein; and means for determining at least one desired or actual joint position and / or position of a robot-fixed reference based on the determined offset.
Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere den Roboter bzw. dessen Erfassungsmittel justieren und/oder den Roboter steuern und/oder überwachen kann.A means in the sense of the present invention may be designed in terms of hardware and / or software, in particular a data or signal-connected, preferably digital, processing, in particular microprocessor unit (CPU) and / or a memory and / or bus system or multiple programs or program modules. The CPU may be configured to execute instructions implemented as a program stored in a memory system, to capture input signals from a data bus, and / or to output signals to a data bus. A storage system may comprise one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid state and / or other non-volatile media. The program may be arranged to be capable of embodying the methods described herein so that the CPU may perform the steps of such methods and, in particular, adjust the robot or its detection means and / or control and / or monitor the robot ,
In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch die Steuerung bzw. ihr(e) Mittel.In one embodiment, one or more, in particular all, steps of the method are completely or partially automated, in particular by the controller or its (e) means.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert,:
-
1 : eine Roboteranordnung mit einem Roboter, einer Führung und einer Steuerung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und -
2 : ein Verfahren zum Justieren des Roboters nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
-
1 a robot assembly comprising a robot, a guide and a controller according to an embodiment of the present invention; and -
2 A method of adjusting the robot according to an embodiment of the present invention.
In einem ersten Schritt
Auf Basis dieser vorgegeben Ausgangspose
In einem Schritt
In der Ausgangspose
Anschließend wird in einem Schritt
Dabei werden in bestimmten, insbesondere äquidistanten, zeitlichen Abständen n Gelenkstellungen qi = [q1,i, q2,i, q3,i, q4,i, q5,i, q6,i]T ermittelt, von denen in
In einem Schritt
Dann löst sie das Optimierungsproblem nach Gleichung (5).Then it solves the optimization problem according to equation (5).
Dabei verwendet sie als Startwerte der iterativen Optimierung für die Parameter p = [
Anschließend speichert sie den derart ermittelten Offset Q ab. Dadurch ist das Erfassungsmittel mit den Relativdrehgebern
Sollte die Justage bzw. der Bezug zwischen mechanischer Relativstellung der Gelenke bzw. Glieder des Roboters und den durch das Erfassungsmittel mit den Relativdrehgebern
Wird die Orientierung der Metallkugel
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist.Although exemplary embodiments have been explained in the foregoing description, it should be understood that a variety of modifications are possible.
So können insbesondere die in Schritt
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Roboterrobot
- 22
- Relativdrehgeber (Erfassungsmittel)Relative rotary encoder (detection means)
- 33
- (Roboter)Steuerung(Robot) control
- 44
- Metallkugel (roboterfeste referenz)Metal ball (robot-proof reference)
- 55
- Führungguide
- 66
- Markierungmark
- 1111
- Werkzeugflanschtool flange
- 1212
- BasisBase
- gG
- vorgegeben Bahngiven course
- qj, i qj, i
- Gelenkstellungjoint position
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---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: WALLINGER RICKER SCHLOTTER TOSTMANN PATENT- UN, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |