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DE102017004433B4 - robot mastering - Google Patents

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DE102017004433B4
DE102017004433B4 DE102017004433.3A DE102017004433A DE102017004433B4 DE 102017004433 B4 DE102017004433 B4 DE 102017004433B4 DE 102017004433 A DE102017004433 A DE 102017004433A DE 102017004433 B4 DE102017004433 B4 DE 102017004433B4
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Manfred Hüttenhofer
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KUKA Deutschland GmbH
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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.

Figure DE102017004433B4_0000
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.
Figure DE102017004433B4_0000

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 DE 10 2007 001 395 A1 ist daher ein Verfahren zum Justieren eines Roboters bekannt, bei dem dieser zunächst in einer sogenannten Urjustage in eine präzise definierte Justagepose gebracht und in dieser Relativpositionen von Merkmalen an den Robotergliedern präzise vermessen werden. Zur Wiederherstellung der Justageposition nach einem Justageverlust wird der Roboter dann solange verfahren, bis diese Relativpositionen wieder erreicht werden.From the DE 10 2007 001 395 A1 Therefore, a method for adjusting a robot is known, in which this first brought in a so-called Urjustage in a precisely defined Justagepose and precisely measured in this relative positions of features on the robot members. To restore the adjustment position after a loss of adjustment, the robot is then moved until these relative positions are reached again.

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 US 2004/0093119 A1 ist ein Verfahren zur Erhöhung der Bewegungsgenauigkeit eines Industrieroboters bekannt, bei dem ein robotergeführtes Werkzeug mehrere durch eine Steuerung erzeugte Positionen einnimmt, die jeweils durch ein Messsystem bestimmt werden, wobei eine Abweichung zwischen den erzeugten und den durch das Messsystem bestimmten Positionen als Korrektur in die Steuerung eingegeben wird, um die Bewegung anzupassen. Die erzeugten und die durch das Messsystem bestimmten Positionen sind jeweils dazu eingerichtet, eine erste bzw. zweite Bahn zu bilden, wobei die Korrektur durch eine Bahnabweichung zwischen geometrisch berechneten Positionen in der jeweiligen Bahn bestimmt wird.From the US 2004/0093119 A1 For example, a method for increasing the accuracy of movement of an industrial robot is known in which a robot-guided tool occupies a plurality of positions generated by a control, each determined by a measuring system, wherein a deviation between the generated and the positions determined by the measuring system as a correction in the control is entered to adjust the movement. The positions generated and those determined by the measuring system are each arranged to form a first or second path, the correction being determined by a path deviation between geometrically calculated positions in the respective path.

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 claim 1. Claims 13-15 protect a (robot) controller or a computer program product for carrying out a method described here or a robot arrangement with a controller described here. The subclaims relate to advantageous developments.

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 [q1 ,...qk ]T = q der k Gelenke bzw. Achsen des Roboters auf Positionen P einer roboterfesten Referenz, insbesondere eines TCPs, des Roboters bzw. umgekehrt eine Rückwärtstransformation T-1 Positionen P der roboterfesten Referenz auf q seine Gelenke: P = T ( q )

Figure DE102017004433B4_0001
q = T 1 ( P )
Figure DE102017004433B4_0002
In general, a so-called forward transformation transforms T positions [ q 1 ... q k ] T = q of the k joints or axes of the robot at positions P of a robot-fixed reference, in particular a TCP, the robot or vice versa a reverse transformation T -1 Positions P of the robot-fixed reference to q its joints: P = T ( q )
Figure DE102017004433B4_0001
q = T - 1 ( P )
Figure DE102017004433B4_0002

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 (Px , Py , Pz ) und/oder drei Orientierungswinkel aufweisen, insbesondere hierdurch festgelegt sein. Eine, insbesondere vorgegebene, Bahn einer roboterfesten Referenz umfasst in einer Ausführung eine (Ab)Folge solcher Positionen, sie kann insbesondere hierdurch definiert bzw. gebildet sein. In einer Ausführung kann eine (vorgegebene) Bahn g eine (Ab)Folge kartesischer Orte eines roboterfesten Referenzpunktes und/oder eine (Ab)Folge dreidimensionaler Orientierungen eines roboterfesten Referenzkoordinatensystem, insbesondere bei ortsfestem Koordinatensystemursprung, d.h. eine bloße Umorientierung bei ortsfestem TCP, umfassen, insbesondere sein.A position, in particular a robot-fixed reference, within the meaning of the present invention can in one embodiment (only or also) a one-, two- or three-dimensional, in particular Cartesian, place or distance and / or (only or also) a one, two-dimensional or three-dimensional orientation (of the robot-fixed reference) (relative to a reference or coordinate system), in particular, for example three spatial coordinates ( P x . P y . P z ) and / or have three orientation angles, in particular be determined thereby. One, in particular predetermined, path of a robot-fixed reference comprises in one embodiment a (Ab) sequence of such positions, it may be defined or formed in particular by this. In one embodiment, a (predetermined) path G an (Ab) sequence of Cartesian locations of a robot-fixed reference point and / or a (Ab) sequence of three-dimensional orientations of a robot-fixed reference coordinate system, in particular in stationary Coordinate system origin, ie, a mere reorientation in fixed TCP, include, in particular.

Beim Abfahren einer (vorgegebenen) Bahn g mit der roboterfesten Referenz weisen deren Positionen einen durch die Bahn bestimmten bzw. vorgegebenen geometrischen Zusammenhang auf: P = g ( λ )

Figure DE102017004433B4_0003
mit dem Bahnparameter, beispielsweise einer, insbesondere verallgemeinerten, Bahnlänge, λ.When departing a (predetermined) path G with the robot-fixed reference, their positions have a geometrical relationship determined or predetermined by the path: P = G ( λ )
Figure DE102017004433B4_0003
with the orbital parameter, for example, a, in particular generalized, track length, λ.

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 qi beim Abfahren der vorgegebenen Bahn g mit der roboterfesten Referenz gilt: P i = g ( λ i , p ) = T ( q i + Q )

Figure DE102017004433B4_0004
mit den (geometrischen) Parametern p zur (geometrischen) Festlegung der vorgegebenen Bahn.This can now be exploited to adjust the robot, in particular a detection means of the robot for determining joint positions, in particular to determine a (constant) offset, in particular offset vector, Q of the detection means. Because for each determined by the detection means joint position q i when driving off the given path G with the robot-fixed reference applies: P i = G ( λ i . p ) = T ( q i + Q )
Figure DE102017004433B4_0004
with the (geometric) parameters p for (geometrically) defining the given path.

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 (Px , Py , Pz ) eines Bahnpunktes und zwei Polarwinkel (α, β) festgelegt, die die Richtung v der Bahn im Arbeitsraum vermitteln: P i = g ( λ i , p ) = [ P x , P y , P z ] T + λ i v ( α , β ) ; p = [ P x , P y , P z , α , β ]

Figure DE102017004433B4_0005
If, in one embodiment, the predetermined path is a straight line in the working space of the robot, which travels with a robot-fixed point, this path is characterized in particular by three coordinates ( P x . P y . P z ) of a path point and two polar angles (α, β) which convey the direction v of the path in the working space: P i = G ( λ i . p ) = [ P x . P y . P z ] T + λ i v ( α . β ) ; p = [ P x . P y . P z . α . β ]
Figure DE102017004433B4_0005

Eine vorgegebene Kreisbahn ist beispielsweise durch drei Koordinaten eines Mittelpunktes sowie einen auf Länge 1 normierten Normalenvektor und den Radius oder einen Normalenvektor, der die Länge des Radius besitzt, festgelegt, eine bloße Umorientierung beispielsweise durch entsprechende Euler- oder Kardanwinkel oder dergleichen.A given circular path is, for example, by three coordinates of a center point and a length 1 Normalized normal vector and the radius or a normal vector, which has the length of the radius, fixed, a mere reorientation, for example, by appropriate Euler or gimbal angle or the like.

Bei einer ausreichenden Anzahl n von ermittelten Gelenkstellungen qi ergibt sich aus (3) ein (über)bestimmtes Gleichungssystem für die Unbekannten λi , p und Q.With a sufficient number n of determined joint positions q i results from (3) a (over) certain equation system for the unknown λ i , p and Q.

Entsprechend kann auf Basis ermittelter Gelenkstellungen qi der Offset Q des Erfassungsmittels ermitteln werden, insbesondere mittels eines Optimierungsverfahrens, das ein Gütekriterium G optimiert, welches insbesondere von Abweichungen zwischen Positionen Pi der roboterfesten Referenz, die auf Basis der ermittelten Gelenkstellungen qi ermittelt werden, und Positionen auf der vorgegebenen Bahn abhängen, dieses insbesondere minimieren kann, beispielsweise: G = i = 1 n [ g ( λ i , p ) T ( q i + Q ) ] T [ g ( λ i , p ) T ( q i + Q ) ]

Figure DE102017004433B4_0006
Accordingly, based on determined joint positions q i determine the offset Q of the detection means, in particular by means of an optimization method that optimizes a quality criterion G, which in particular of deviations between positions P i the robot-fixed reference based on the determined joint positions q i can be determined, and positions on the given path can minimize this particular, for example: G = Σ i = 1 n [ G ( λ i . p ) - T ( q i + Q ) ] T [ G ( λ i . p ) - T ( q i + Q ) ]
Figure DE102017004433B4_0006

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 Bahn g mit einer roboterfesten Referenz mittels eines zu justierenden Erfassungsmittels; und
  • - Ermitteln eines Offsets, insbesondere Offset-Vektors, Q dieses Erfassungsmittels auf Basis der ermittelten Gelenkstellungen.
Accordingly, according to an embodiment of the present invention, a method for adjusting the robot comprises the steps of:
  • - Determining a plurality of joint positions q i when departing a predetermined path G 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 qi d Gleichungen, wobei d die Dimension einer durch die Bahn vorgegebenen Position bezeichnet, bei kartesischen Orten also beispielsweise drei Gleichungen (d = 3). Bezeichnet n die Anzahl der ermittelten Gelenkstellungen, D die Dimension bzw. Anzahl der Parameter p zur (geometrischen) Festlegung der vorgegebenen Bahn und k die Anzahl der (zu justierenden) Achsen bzw. Gelenke des Roboters bzw. die Dimension einer ermittelten Gelenkstellung und damit des zu ermittelten Offsets Q, so ergeben für die (D + k + n - 1) unbekannten p, Q und λi=2, 3, ...n die (d·n) Gleichungen ein bestimmtes Gleichungssystem, falls n = ( D + k 1 ) / ( d 1 )

Figure DE102017004433B4_0007
bzw. ein überbestimmtes Gleichungssystem, sobald n > ( D + k 1 ) / ( d 1 )
Figure DE102017004433B4_0008
beispielsweise bei einem sechsachsigen Roboter (k = 6), einer Geraden im Arbeitsraum (D = 5) und kartesischen Orten (d = 3) n = bzw. > 5. Dabei sind vorteilhaft nur noch (n - 1) Bahnparameterwerte λi=2, 3, ...n unbekannt, wenn man die Parameter p für eine Gelenkstellung λ1 verwendet, beispielsweise eine der ermittelten Positionen als Geradenpunkt.According to equation (3) provides each determined joint position q i d equations, where d denotes the dimension of a position given by the orbit, in cartesian locations, for example, three equations (d = 3). N denotes the number of joint positions determined, D the dimension or number of parameters p for (geometrically) defining the predetermined path, and k the number of axes (or joints) of the robot to be adjusted or the dimension of a determined joint position and thus of the to determined offsets Q, then for the (D + k + n - 1) unknown p, Q and λ i = 2, 3, ... n the (d · n) equations yields a given equation system, if n = ( D + k - 1 ) / ( d - 1 )
Figure DE102017004433B4_0007
or an over-determined system of equations as soon as n > ( D + k - 1 ) / ( d - 1 )
Figure DE102017004433B4_0008
for example, in the case of a six-axis robot (k = 6), a straight line in the working space (D = 5) and Cartesian locations (d = 3) n = or> 5. Advantageously, only (n-1) path parameter values λ i = 2 , 3, ... n unknown if the parameters p for a joint position λ 1 used, for example, one of the determined positions as a straight line point.

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.
According to one embodiment of the present invention, a (robot) controller, in particular hardware and / or software, in particular program technology, is set up to carry out a method described here and / or has the following:
  • 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.
In one embodiment, the controller or its agent has:
  • 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.
Further advantages and features emerge from the subclaims and the exemplary embodiments. This shows, partially schematized ,:
  • 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.

1 zeigt eine Roboteranordnung mit einem sechsachsigen Roboter 1, einer Führung in Form eines rechtwinkligen Metallprofils 5 und einer Steuerung 3 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, die ein nachfolgend beschriebenes Verfahren zum Justieren des Roboters 1 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung durchführt. 1 shows a robot assembly with a six-axis robot 1 , a guide in the form of a rectangular metal profile 5 and a controller 3 according to an embodiment of the present invention, the method described below for adjusting the robot 1 according to an embodiment of the present invention performs.

In einem ersten Schritt S10 wird der Roboter 1 durch Handverfahren relativ grob in eine Ausgangspose qi = [q1,1, q2,1, q3,1, q4,1, q5,1, q6,1]T positioniert, die durch miteinander fluchtende Markierungselemente bzw. -merkmale einer roboterfesten Markierung auf zueinander beweglichen Gliedern des Roboters 1 vorgegeben ist, von denen in 1 exemplarisch zwei einander zugeordnete Markierungselemente 6 angedeutet sind.In a first step S10 becomes the robot 1 positioned relatively roughly in an initial pose q i = [q 1,1 , q 2,1 , q 3,1 , q 4,1 , q 5,1 , q 6,1 ] T by hand method, which are aligned by aligned marking elements resp Characteristics of a robot-fixed marking on mutually movable members of the robot 1 is given, of which in 1 exemplarily two mutually associated marking elements 6 are indicated.

Auf Basis dieser vorgegeben Ausgangspose q1 justiert die Steuerung 3 ein Erfassungsmittel mit Relativdrehgebern 2 zum Ermitteln der Gelenkstellungen zunächst grob, sie kann diese beispielsweise nullen oder mit für die Ausgangspose vorgegebenen von Null verschiedenen Anfangswerten belegen.Based on this default output pose q 1 adjusts the control 3 a detection means with relative encoders 2 To determine the joint positions, first roughly, they can zero them, for example, or occupy with given for the initial pose predetermined non-zero initial values.

In einem Schritt S20 wird eine Metallkugel 4 an einem distalen Werkzeugflansch 11 des Roboters 1 und das Metallprofil 5 umgebungs- bzw. relativ zur proximalen Basis 12 des Roboters 1 fest fixiert.In one step S20 becomes a metal ball 4 on a distal tool flange 11 of the robot 1 and the metal profile 5 surrounding or relative to the proximal base 12 of the robot 1 firmly fixed.

In der Ausgangspose q1 ist die Metallkugel 4 bzw. ihr Mittelpunkt, der als TCP aktiviert wird, in der kartesischen Position P1 = [P1,x, P1,y,P1,z]T positioniert, die in 1 gestrichelt angedeutet ist. [AS1]In the starting pose q 1 is the metal ball 4 or their center, which is activated as TCP, positioned in the Cartesian position P 1 = [P 1, x , P 1, y , P 1, z ] T , which in 1 indicated by dashed lines. [AS1]

Anschließend wird in einem Schritt S30 bei hierzu nachgiebig geregeltem Roboter 1 die an dessen Werkzeugflansch 11 befestigte Metallkugel 4 an dem Metallprofil 5 entlang geführt, so dass ihr Mittelpunkt bzw. der TCP des Roboters eine durch das Metallprofil 5 formschlüssig vorgegebene Gerade g im Arbeitsraum des Roboters abfährt.Subsequently, in one step S30 at this compliant controlled robot 1 at the tool flange 11 attached metal ball 4 on the metal profile 5 guided along so that their center point or the TCP of the robot through the metal profile 5 positively specified straight line G in the working space of the robot leaves.

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 1 exemplarisch eine dargestellt ist.Here, in certain, in particular equidistant, time intervals, n joint positions q i = [q 1, i , q 2, i , q 3, i , q 4, i , q 5, i , q 6, i ] T are determined those in 1 an example is shown.

In einem Schritt S40 ermittelt die Steuerung 3 mittels des anhand der durch die Markierung 5 vorgegebenen Ausgangspose grob justierten Erfassungsmittels mit den Relativdrehgebern 2 gemäß Gleichung (1) Schätzwerte für die Positionen P1 ,...,Pn .In one step S40 determines the control 3 by means of the by the mark 5 predetermined output poses coarsely adjusted detection means with the relative encoders 2 according to equation (1) estimates for the positions P 1 , ..., P n ,

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 = [Px , Py , Pz, α, β]T zur Festlegung der vorgegebenen Bahn g als Punkt [Px , Py , Pz ]T zur Festlegung der Bahn g den Schätzwert für die Position P1 und für die Richtung v(α, β) zur Festlegung der Bahn g den Differenzvektor zweier Schätzwerte, beispielsweise v(α, β) = Pn - P1, sowie für die Bahnparameterwerte λi die Abstände zwischen geschätzten Positionen λ1 = 0 und λi = |Pi - Pi-1| für 2 ≤ i ≤ n und für den Offset Q Null bzw. die Anfangsbelegung des Erfassungsmittels mit den Relativdrehgebern 2.It uses the iterative optimization start values for the parameters p = [ P x . P y . P z, α, β] T for determining the predetermined path G as point [ P x . P y . P z ] T to determine the train G the estimate for the position P 1 and for the direction v (α, β) to define the path G the difference vector of two estimated values, for example v (α, β) = P n -P 1 , as well as for the path parameter values λ i the distances between estimated positions λ 1 = 0 and λ i = | P i -P i-1 | for 2 ≤ i ≤ n and for the offset Q zero or the initial assignment of the detection means with the relative encoders 2 ,

Anschließend speichert sie den derart ermittelten Offset Q ab. Dadurch ist das Erfassungsmittel mit den Relativdrehgebern 2 justiert und der Roboter 1 kann in einem Schritt S60 mittels der von dem Erfassungsmittel mit den Relativdrehgebern 2 auf Basis bzw. unter Berücksichtigung dieses Offsets ermittelten Gelenkstellungen gesteuert und/oder überwacht werden, nachdem in Schritt S50 Metallkugel 4 und Metallprofil 5 entfernt wurde.It then stores the thus determined offset Q from. This is the detection means with the relative encoders 2 adjusted and the robot 1 can in one step S60 by means of the detection means with the relative encoders 2 controlled and / or monitored on the basis of or in consideration of this offset joint positions, after in step S50 metal ball 4 and metal profile 5 was removed.

Sollte die Justage bzw. der Bezug zwischen mechanischer Relativstellung der Gelenke bzw. Glieder des Roboters und den durch das Erfassungsmittel mit den Relativdrehgebern 2 ermittelten Werten verlorengehen, kann der Roboter 1 bzw. sein Erfassungsmittel mit den Relativdrehgebern 2 in situ einfach, rasch und präzise wieder justiert werden, indem das oben beschriebene Verfahren S10 - S50 erneut durchgeführt wird.Should the adjustment or the relationship between mechanical relative position of the joints or members of the robot and by the detection means with the relative encoders 2 lost values, the robot can 1 or its detection means with the relative encoders 2 easy, quick and precise adjustment in situ, using the procedure described above S10 - S50 is carried out again.

Wird die Orientierung der Metallkugel 4 im kartesischen Arbeitsraum des Roboters 1 beim Abfahren der Bahn g nicht verändert, können statt der (Schätzwerte für die) Positionen P1 ,...,Pn des Mittelpunkts der Kugel 4 auch (Schätzwerte für die) Positionen des Werkzeugflanschs 11 selber verwendet bzw. der TCP in diesen gelegt werden, so dass die Position der Kugel relativ zum Werkzeugflansch unberücksichtigt bleiben kann. Dies kann beispielsweise beim Justieren der proximalen Achsen 1-3 eines Deltaroboters vorteilhaft genutzt werden.Will the orientation of the metal ball 4 in the cartesian workspace of the robot 1 when driving off the train G not changed, instead of the (estimates for) positions P 1 , ..., P n the center of the globe 4 also (estimates for the) positions of the tool flange 11 itself or the TCP are placed in this, so that the position of the ball relative to the tool flange can be disregarded. This can be done, for example, when adjusting the proximal axes 1 - 3 be used advantageously a delta robot.

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 S10 mithilfe der Markierungselemente 6 angefahrene Pose zur Vor-Justage und die Pose, aus der heraus die Gerade g abgefahren wird, unterschiedliche Posen sein. Insbesondere ist es möglich, die Metallkugel 4 erst nach der Grob- bzw. Vor-Justage des Schrittes S10, insbesondere durch Handverfahren, an das Metallprofil 5 heranzuführen und dann mit dessen Abfahren zu beginnen.In particular, those in step S10 using the markers 6 used pose for pre-adjustment and the pose out of which the straight line G is traversed to be different poses. In particular, it is possible to use the metal ball 4 only after the coarse or pre-adjustment of the step S10 , in particular by hand method, to the metal profile 5 lead in and then start to descend.

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

Claims (15)

Verfahren zum Justieren eines Roboters (1), mit den Schritten: - 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.A method of adjusting a robot (1), comprising the steps of: - 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 driving a predetermined path (g) with a robot-fixed reference (4) by means of a detection means (2); and - determining (S40) an offset of the detection means based on the determined joint positions. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Bahn (g) kraftgeregelt und/oder handgeführt und/oder mit konstanter oder variierender Orientierung der roboterfesten Referenz (4) an- und/oder abgefahren wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the predetermined path (g) controlled by force and / or hand-held and / or with constant or varying orientation of the robot-fixed reference (4) on and / or driven off. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahn (g) durch eine Führung (5) für die roboterfeste Referenz (4) vorgegeben ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the web (g) is predetermined by a guide (5) for the robot-fixed reference (4). Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (5) Metall aufweist und/oder temporär oder stationär ortsfest zu einem Glied (12) des Roboters angeordnet ist, gegenüber dem die roboterfeste Referenz (4) durch Verstellen der zu justierenden Achsen des Roboters (1) bewegbar ist.Method according to the preceding claim, characterized in that the guide (5) has metal and / or temporary or stationary is arranged stationary to a member (12) of the robot, relative to which the robot-fixed reference (4) by adjusting the axes of the robot to be adjusted (1) is movable. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahn eine Gerade (g) im Arbeitsraum des Roboters aufweist und/oder durch ein Profil (5) vorgegeben ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the web has a straight line (g) in the working space of the robot and / or is predetermined by a profile (5). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter zum Justieren, insbesondere Abfahren der vorgegebenen Bahn, in eine, insbesondere durch eine roboterfeste Markierung (6), vorgegebene Ausgangspose positioniert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the robot for adjusting, in particular traversing the predetermined path, in a, in particular by a robot-proof mark (6), predetermined output poses is positioned. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die roboterfeste Referenz (4) temporär oder stationär an einem Glied (11) des Roboters befestigt ist und/oder Metall und/oder eine wenigstens teilweise sphärische Außenkontur aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the robot-fixed reference (4) is temporarily or stationarily attached to a member (11) of the robot and / or metal and / or has an at least partially spherical outer contour. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei, insbesondere basisnächste und/oder rotatorische und/oder translatorische, Achsen des Roboters, insbesondere zusammen, justiert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least two, in particular base-next and / or rotational and / or translational, axes of the robot, in particular together, are adjusted. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsmittel wenigstens einen Relativwertgeber (2) zur Erfassung von Relativstellungen einer zu justierenden Achse des Roboters aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the detection means has at least one relative value transmitter (2) for detecting relative positions of an axis of the robot to be adjusted. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der ermittelten Gelenkstellungen gleich oder größer als (D + k - 1)/(d - 1) mit der minimalen Parameteranzahl D zur geometrischen Festlegung der vorgegebenen Bahn (g), der Anzahl k der zu justierenden Gelenke des Roboters und der Dimension d einer durch die Bahn vorgegebenen Position (Pi) der roboterfesten Referenz (4) ist und/oder wenigstens 10 beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the number of joint positions determined equal to or greater than (D + k-1) / (d-1) with the minimum number of parameters D for geometrically defining the predetermined path (g), the number k is the joints of the robot to be adjusted and the dimension d of a position (P i ) of the robot-fixed reference (4) predetermined by the path, and / or is at least 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln des Offsets mittels eines Optimierungsverfahrens ein Gütekriterium optimiert wird (S40), das vorzugsweise von Abweichungen zwischen Positionen (Pi) der roboterfesten Referenz (4), die auf Basis der ermittelten Gelenkstellungen (q1,i, q2,i, q3,i, q4,i, q5,i, q6,i) ermittelt werden, und Positionen auf der vorgegebenen Bahn (g) abhängt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for determining the offset by means of an optimization method a quality criterion is optimized (S40), preferably by deviations between positions (P i ) of the robot-fixed reference (4), which on the basis of the determined joint positions ( q 1, i , q 2, i , q 3, i , q 4, i , q 5, i , q 6, i ) are determined, and positions on the given path (g) depends. Verfahren zum Steuern und/oder Überwachen eines Roboters (1), mit den Schritten: - Ermitteln des Offsets (S40) des Erfassungsmittels (2) nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und - Ermitteln (S60) wenigstens einer Soll- oder Ist-Gelenkstellung und/oder - Position einer roboterfesten Referenz auf Basis des ermittelten Offsets.Method for controlling and / or monitoring a robot (1), comprising the steps: - Detecting the offset (S40) of the detection means (2) according to a method according to one of the preceding claims; and Determining (S60) at least one desired or actual joint position and / or position of a robot-fixed reference on the basis of the determined offset. Steuerung (3) zum Justieren, insbesondere zum Steuern und/oder Überwachen, eines Roboters (1), das zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist und/oder aufweist: Mittel zum Ermitteln 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 Mittel zum Ermitteln eines Offsets des Erfassungsmittels auf Basis der ermittelten Gelenkstellungen.Control (3) for adjusting, in particular for controlling and / or monitoring, a robot (1) which is set up for carrying out a method according to one of the preceding claims and / or comprising: means for determining a plurality of joint positions (q 1, i , q.sub.2 , i , q.sub.3 , i , q.sub.4 , i , q.sub.5 , i , q.sub.6 , i ) when a predetermined path (g) is traveled with a robot-fixed reference (4) by means of a detection means (2); and means for determining an offset of the detection means based on the determined joint positions. Roboteranordnung mit einem Roboter (1) und einer Steuerung (3) zum Justieren, insbesondere zum Steuern und/oder Überwachen, des Roboters nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Robot arrangement with a robot (1) and a controller (3) for adjusting, in particular for controlling and / or monitoring, the robot according to one of the preceding claims. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.A computer program product having a program code stored on a computer-readable medium for performing a method according to any one of the preceding claims.
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