EP3448631A1 - Roboter mit mobilem träger und manipulator - Google Patents

Roboter mit mobilem träger und manipulator

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Publication number
EP3448631A1
EP3448631A1 EP17720001.1A EP17720001A EP3448631A1 EP 3448631 A1 EP3448631 A1 EP 3448631A1 EP 17720001 A EP17720001 A EP 17720001A EP 3448631 A1 EP3448631 A1 EP 3448631A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
manipulator
carrier
movement
robot
fixed reference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17720001.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Scheurer
Axel Tillmann
Florian Käufl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KUKA Deutschland GmbH
Original Assignee
KUKA Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KUKA Deutschland GmbH filed Critical KUKA Deutschland GmbH
Publication of EP3448631A1 publication Critical patent/EP3448631A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/16—Program controls
    • B25J9/1615—Program controls characterised by special kind of manipulator, e.g. planar, scara, gantry, cantilever, space, closed chain, passive/active joints and tendon driven manipulators
    • B25J9/162—Mobile manipulator, movable base with manipulator arm mounted on it
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40298—Manipulator on vehicle, wheels, mobile
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40513—Planning of vehicle and of its manipulator arm

Definitions

  • the present invention relates to a robot having a mobile carrier and a manipulator arranged on the carrier, and a method for controlling the robot and a computer program product for carrying out the method.
  • DE 10 2012 208 095 A1 discloses a robot with a mobile carrier and a manipulator arranged thereon in the form of a robot arm.
  • the mobile carrier is thereby suitably positioned in advance,
  • Working area of the manipulator is located, and then moved at now immobile carrier only the manipulator.
  • Object of the present invention is the operation, in particular the
  • Claims 16, 17 provide a robot with a controller and
  • a (mobile) robot has a mobile carrier with a motion drive assembly, a manipulator arranged on the carrier with an actuator assembly and a controller which may be wholly or partially arranged on the carrier in a development.
  • Motion drive assembly coupled chassis, in particular a
  • non-driven wheels omnidirectional wheels, especially so-called Mecanum wheels.
  • one or more of the (drive and / or non-drive) wheels are passive or active or pivotable or steerable by steering drives of the motion drive assembly.
  • the mobile carrier may include an air cushion, crawler, or track undercarriage, a walker mechanism having two or more legs, an aircraft propulsion, or the like.
  • the mobile carrier faces an environment of the robot or carrier, in particular a bottom surface of a robot
  • the mobile robot may be a humanoid, arachnoid, or similar robot, or its mobile carrier may be two or more legs or a flying robot, or its mobile carrier may comprise an aircraft propulsion, in particular one or more rotating wings, such as a helicopter or drone platform ,
  • Motion drive assembly has in one embodiment, one or more drives, in particular electric or hydraulic motors on.
  • the manipulator has one or more, in particular
  • the manipulator has a (opposite to the carrier) distal end flange to which in an embodiment an end effector, in particular a tool, in particular a, in particular mechanical, pneumatic and / or magnetic, gripper, can be fastened, in particular is attached, in particular solvable.
  • the Actuator assembly has in one embodiment, one or more drives, in particular electric or hydraulic motors on.
  • the controller is in one embodiment, in particular wireless or wired, connected to the motion and / or the actuator assembly and, in particular hardware and / or software, in particular programmatically, set up for carrying out a method described here.
  • Controlling the robot the step: driving the control and the
  • Movement drive arrangement for or when executing a target movement of a manipulator-fixed reference or such that a manipulator-fixed reference (within a tolerance or as far as possible) performs a desired movement or
  • the robot in one embodiment, the robot, the robot, and
  • control means for controlling the actuating
  • Movement drive assembly for or when executing a target movement of a manipulator-fixed reference.
  • the mobile carrier is in the execution of the target movement of
  • a drive comprises the transmission of control commands to the corresponding drive arrangement, in particular of control commands from the control to the actuator arrangement for at least temporarily moving the manipulator by its actuator arrangement and / or control commands from the controller to the motion drive arrangement for at least temporarily moving the carrier by its movement drive arrangement, in particular at least temporarily alone or in relation to the carrier stationary manipulator and / or at least temporarily synchronously with a movement of the manipulator by its actuator assembly.
  • the manipulator-resistant reference can be defined in one embodiment with respect to the end flange, in particular stationary, it can in particular at least one (s) So-called Tool Center Point (“TCP”) of the manipulator, in particular be.
  • TCP Tool Center Point
  • the desired movement may in particular comprise one or more desired positions, in particular one or more dimensional positions and / or orientations, of the reference, in particular one or more, in particular
  • the desired movement may comprise a, in particular temporal, change of a desired position, in particular a displacement in one or more directions and / or a rotation about one or more axes.
  • the desired movement is determined or predetermined in advance or offline, for example based on predetermined processing and / or transport paths of payloads or the like.
  • the target movement of the manipulator-fixed reference in particular online, based on a manual application of force
  • Manipulator in particular a manipulator fixed actuator, determined or predetermined by an operator.
  • the robot in particular its control, means for determining the desired movement of the manipulator-fixed reference, in particular online, based on a manual application of force to the manipulator, in particular a manipulator-fixed
  • control or the means determines the desired movement so that the desired movement follows the manual application of force or to reduce, in particular minimize, searches, in particular such that a direction of the desired movement parallel to one direction the manual application of force or a
  • predetermined projection of the manual application of force for example, in a predetermined movement subspace, is, or is set up for this purpose.
  • the application of force is detected in a development by means of sensors in joints of the manipulator, sensors between the manipulator and the carrier and / or sensors on one or more members of the manipulator, in particular by means of sensors on a, in particular non-destructively releasably or non-destructively releasably, with the manipulator, in particular its end flange, connected actuator, in particular a handle, and / or by means of a tactile surface of the manipulator.
  • the manipulator is yielding to determine or input the desired movement
  • a control is generalized as a control and an antiparallel force pair or torque is generalized as a force.
  • Manipulatorsfesten reference in particular online, also based on an operation, in particular movement, one of the robot spaced and with the
  • Control signal-connected input device in particular a joystick, a computer mouse, control buttons or the like, are determined.
  • a system comprises the robot and means, in particular sensors, for detecting a manual application of force to the manipulator, in particular a manipulator-fixed actuator, and / or a distance from the robot and signal-connected to the controller
  • Input device and means for determining the desired movement based on
  • the method includes the step of: moving or
  • the robot in particular its control, means for moving the carrier by the movement drive arrangement for or when executing the target movement of the manipulator-fixed reference as a function of, in particular current or Actual, pose of the manipulator relative to the carrier, depending on one,
  • the method comprises, in particular, the step of moving the carrier through the movement drive arrangement in order to carry out the desired movement of the manipulator-fixed reference as a function of a
  • the robot in particular its controller, means for moving the carrier through the
  • Movement drive arrangement for or when executing the target movement of the manipulator-fixed reference in response to a movement reserve of the
  • a movement reserve of the manipulator depends, in particular proportionally, on a ratio of a current to a maximum, in particular horizontal, display or deflection of the manipulator, in particular relative to the carrier, or the quotient of a current divided by a maximum, in particular horizontal, Distance (es) of its distal end flange of a carrier-fixed reference, in particular a carrier axis of the manipulator, from, they can specify in particular this ratio or this quotient or be defined thereby.
  • horizontal is also understood to mean in general terms a reference plane in which the mobile carrier can move.
  • a maximum delivery or a maximum distance of the distal end flange can be defined or defined, in particular, by soft stops and / or hardware-related stops in one or more axes or degrees of freedom of the manipulator. In one embodiment, a maximum delivery or a maximum distance of the distal end flange for
  • controlling the mobile robot in particular also be selected to be smaller or as a structurally possible and / or safety-related predetermined value, in particular in order to realize an early activation or movement of the carrier.
  • a movement reserve of the wearer in particular proportionally, depends on the distance of his current position to soft and / or
  • a maximum distance to the control of the mobile robot according to the invention may be selected to be smaller or as a structurally possible and / or safety-related value, in particular in order to realize an early deactivation or shutdown of the carrier.
  • the movement drive arrangement for or during execution of the desired movement of the manipulator-fixed reference is so or driven such that a movement reserve of the manipulator and / or the carrier is increased.
  • control means for controlling the movement drive arrangement for or during execution of the desired movement of the manipulator-fixed reference so that a movement reserve of the manipulator and / or the carrier is increased on.
  • the controller for at least one desired position of the
  • manipulator-fixed reference determine two different possible positions of the mobile carrier and select from these the one and the
  • Actuate drive drive assembly for starting this selected position in which the manipulator and / or the carrier have the greater motion reserve, or be set up for this purpose.
  • a reserve of movement is advantageously kept in reserve so that, for example, larger and / or faster desired movements are made possible.
  • the carrier is replaced by the
  • Moving drive assembly for or when executing the target movement of the manipulator-fixed reference only (then) moves, if or as long as one
  • Movement reserve of the manipulator and / or the carrier falls below a predetermined limit, in particular minimum value. Accordingly, in one
  • Execution of the robot in particular its control, means for moving the Carrier by the motion drive assembly for or when executing the target movement of the manipulator-fixed reference only (then), if or as long as one
  • the carrier is moved only as required or can stand still when not needed and thus in particular reduce energy consumption and / or risk of collision and / or increase movement precision.
  • the movement reserve is determined as a function of the desired movement of the manipulator-fixed reference, in particular in the direction of the desired movement, in particular a horizontal component of the desired movement. Accordingly, in one embodiment of the robot, in particular its control, means for determining the movement reserve in dependence on the desired movement of the manipulator-fixed reference, in particular in the direction of the target movement, in particular a horizontal component of the desired movement on.
  • a future advantageous movement reserve based on the desired movement can be predicted.
  • the method comprises in particular the step of moving the carrier through the movement drive arrangement for executing the target movement of the manipulator-fixed reference in dependence on a tilting stability of the robot.
  • the robot in particular its controller, means for moving the carrier through the
  • Moving drive assembly for or in carrying out the target movement of the manipulator-fixed reference in response to a tilting stability of the robot.
  • a tilt stability of the robot in particular proportionally, depends on a torque which is impressed by a manipulator-controlled payload. Accordingly, it is in one embodiment depending on a weight and / or a horizontal distance of a manipulator-controlled payload to the carrier, in particular a carrier-fixed reference, in particular one, in particular next payload, tilting edge or a center of gravity of the robot.
  • the robot in particular its control, means for determining a tilt stability of the robot in dependence on a weight and / or a horizontal distance of a manipulator-controlled payload to the carrier, in particular a carrier-fixed reference, in particular one,
  • the movement drive arrangement is controlled to or during execution of the desired movement of the manipulator-fixed reference so that a
  • the robot in particular its control, means for driving the robot
  • Moving drive assembly for or on the execution of the target movement of the manipulator-fixed reference so that a tilting stability of the robot is increased on.
  • the controller for at least one target movement of
  • manipulator-fixed reference (respectively) at least two different possible
  • the danger of tipping over is advantageously reduced or stability is increased.
  • the carrier is replaced by the
  • Moving drive assembly for or when executing the target movement of the manipulator-fixed reference moves only if or as long as a tilt stability of the robot falls below a predetermined limit, in particular minimum value.
  • the robot in particular its control, means for moving the carrier by the motion drive assembly for or during execution of the target movement of the manipulator-fixed reference only if or as long as a tilt stability of the robot falls below a predetermined limit, in particular minimum value , on.
  • a predetermined limit in particular minimum value
  • the method comprises in particular the step of moving the carrier by the movement drive arrangement during execution of the target movement of the manipulator-fixed reference as a function of a horizontal component of the desired movement the manipulator-proof
  • the robot in particular its control, means for moving the carrier by the motion drive assembly for or when executing the target movement of the manipulator-fixed reference in response to a horizontal component of the target movement of
  • the carrier is only moved by the movement drive arrangement for or during execution of the desired movement of the manipulator-fixed reference, if or as long as a horizontal component of the desired movement of
  • manipulator-fixed reference exceeds a predetermined limit, in particular maximum value. Accordingly, in one embodiment, the robot, in particular its controller, means for moving the carrier through the
  • Movement drive arrangement for or when executing the target movement of the manipulator-fixed reference only if or as long as a horizontal component of the target movement of the manipulator-fixed reference exceeds a predetermined limit, in particular maximum value, on.
  • a movement of the carrier can be superimposed, so as to realize a higher target movement, in particular horizontal target speed.
  • the carrier is advantageously moved only as required or can stand still when not needed and thus in particular reduce energy consumption and / or risk of collision and / or increase movement precision.
  • the method comprises the step of: moving the carrier through the motion drive assembly and / or the manipulator through the
  • Actuator arrangement for executing the target movement of the manipulator-fixed reference as a function of a, in particular target and / or current or actual, pose of the manipulator relative to the carrier and / or one, in particular target and / or current or actual, Position of the carrier relative to the environment by means of or on the basis of an automated redundancy resolution, in particular -optimization, a single or multiple redundancy of, in particular entire, mobile
  • Robot in particular such that a manipulability of, in particular entire, mobile robot and / or its distance from obstacles and / or hard and / or software technically predetermined Cartesian and / or
  • Manipulator by the actuator assembly for executing the target movement of the manipulator-fixed reference in response to one, in particular target and / or current or actual, pose of the manipulator relative to the carrier and / or one, in particular target and / or current or Actual, position of the carrier relative to the environment by means of or on the basis of an automated redundancy resolution, in particular -optimization, a single or multiple redundancy of,
  • the manipulator carries a payload, in particular a workpiece or a person, in particular a person impaired in movement, in particular by means of an end effector arranged on his distal end flange, in particular a gripper, a carrying device or the like.
  • the robot may, in particular, move
  • the robot can in one embodiment the Compensate or support the weight of a manipulator-controlled payload, so that the operator can handle this advantageous.
  • the method comprises the steps of: storing one or more positions, in particular a position (or trajectory) of the carrier when executing the target movement of the manipulator-fixed reference, in an embodiment together with or after a ( preceding) locating the carrier or its position (s) to be stored by means of a locating means, and optionally modifying the one or more of said stored position (s) of the carrier. Accordingly, in one
  • Execution of the robot in particular its control, means for storing one or more positions, in particular a position (from) sequence or path, of the carrier when executing the desired movement of the manipulator-fixed reference and means for selectively modifying the or one or more of these
  • Location means for locating the carrier or its position (s) to be stored.
  • the localization means detects in one embodiment
  • the localization means is arranged completely or partially robotically, in particular carrier side, and / or completely or partially on the environment side, it may in particular have one or more onboard laser scanners and / or a (robot) external tracking system.
  • the method comprises, in particular, the steps of: storing one or more positions, in particular a position (from) sequence or path, of the carrier when executing the desired movement of the manipulator-fixed reference, repeating the execution of the desired movement of the manipulator-fixed reference Approaching the stored position (s) of the carrier, and optionally
  • the robot in particular its controller, means for storing one or more positions, in particular one
  • Position (ab) sequence or path, of the carrier when executing the setpoint movement of the manipulator-fixed reference means for repeating the execution of the setpoint Moving the manipulator-fixed reference to approach the stored position (s) of the carrier, and means for selectively modifying the one or more of the stored position (s) of the carrier during the same
  • Redundancy resolution in particular -Optimierung
  • advantageous positions of the carrier for or when executing the target movement of the manipulator-fixed reference are determined, in particular in the manner described herein, taking into account a movement reserve of the manipulator and / or the carrier, a tilt stability of the robot and / or a horizontal component of the target movement of the manipulator-fixed reference.
  • a second phase stored positions of the carrier are modified as needed, in particular manually or by operator input, for example, to avoid obstacles or the like, and / or computer-aided, for example, to subsequently optimize the movement, in particular by means of or on the basis of an automated Redundancy resolution, especially optimization, of a single or multiple redundancy of,
  • the target movement of the manipulator-fixed reference under the approach of the positions of the carrier, as determined in the first phase, again executed or repeated, in particular a target trajectory of the manipulator fixed reference (again) traversed and thereby the positions of the carrier stored in the first phase are modified as needed.
  • poses of the manipulator relative to the wearer are stored and / or optionally modified, in particular during the repeated execution of the stored positions and poses. Additionally or alternatively, in one Execution position (s) of the carrier stored in a card, which in one
  • the robot in particular its control, means for, in particular persistent, storing poses of the manipulator relative to the carrier in addition to position (s) of the carrier and / or for selectively modifying poses of the manipulator relative to the carrier, in particular during the
  • the method includes the step of: modifying the one or more of the stored position (s) of the carrier based on an operator input during repetitive execution of the target movement of the manipulator-fixed reference.
  • the robot in particular its controller, has means for modifying the or one or more of the stored position (s) of the carrier on the basis of an operator input during the repeated execution of the target movement of the manipulator-fixed reference.
  • the operator input can in a further development, in particular a manual
  • the robot in particular its control, means for repeating the execution of the desired movement of the manipulator-fixed reference with approaching the stored position (s) of the carrier reduced speed of manipulator and carrier and means for modifying the one or more of the stored position (s) of the carrier based on an operator input during this repeated execution at a reduced speed.
  • the modification can be simplified in one embodiment and / or the
  • a position of the carrier in one embodiment describes its one, two or three-dimensional position and / or one, two or three-dimensional orientation relative to a, in particular stationary, environment, in particular a component to be machined, or a, in particular stationary, world coordinate system.
  • the robot in particular its control, means for assigning or (in each case) a stored position of the carrier and a target position of the manipulator fixed reference or a pose of the manipulator relative to the carrier to or during the execution of Target movement of the manipulator-fixed reference to each other, in particular for storage together.
  • modifying may include, in particular, changing and resaving, in particular overwriting or replacing a stored position.
  • 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 implement instructions implemented as a program stored in a memory system.
  • 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 such that it is capable of embodying or executing the methods described herein, so that the CPU may perform the steps of such methods, and thus, in particular, control the robot.
  • One or more of the steps of the method are carried out in one embodiment fully or partially automated, in particular by the
  • Control or their means, which is set up according to an embodiment for the fully or partially automated implementation of one or more of the steps described here or are.
  • Fig. 1A - 1 D the control of a robot according to an embodiment of
  • FIG. 2 shows a method according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 1A shows a robot according to an embodiment of the present invention with a manipulator in the form of a seven-axis robot arm 10, whose joints or degrees of freedom by actuators qi,. , , , q 7 one
  • Actuator assembly of the robot are adjustable.
  • the robot arm 10 has a distal end flange 1 1 with an end effector in the form of a gripper 12, which carries a payload 13.
  • Movement drives 21 of a movement drive assembly of the robot are adjustable.
  • a robot controller 30 is also arranged, which is signal-connected with the actuator and the motion drive assembly and a subsequent with Referring to Fig. 2 and the figure sequence Fig. 1A - Fig. 1 B - »Fig. 1C -> ⁇ Fig. 1 D performs explained method according to an embodiment of the present invention.
  • a first step S10 determines the controller 30 based on a manual force application F of the manipulator (see Fig. 1A) a desired (sequence) movement of a manipulator-fixed reference in the form of the TCPs of
  • the manual application of force may be detected by sensors in the joints of the robot arm 10 or between the robot arm 10 and the carrier 20. In a modification, it can also by sensors on a
  • Actuating device in the form of a handle 14 are detected, which is indicated by dashed lines in Fig. 1A.
  • the desired movement can also be input, for example, by means of a joystick of a radio-connected input device 15, which is indicated by dashed lines in FIG. 1A, or the like, or determined by path planning.
  • the controller 30 determines based on a current pose of the robot arm 10 its movement reserve in the direction of this target movement and its tilt stability based on the weight and the payload 13 and its horizontal distance to the payload next tilting edge of the carrier 20th
  • Robotic arm below a predetermined threshold controls the controller 30 in step S20, the movement drive assembly 21 so that it moves the carrier 20 so that the tipping stability is increased. This is indicated by the sequence of figures FIG. 1A -> FIG. 1B and the movement arrow x in FIG. 1B.
  • the controller 30 may include the motion drive assembly 21 and the
  • Actuator arrangement qi,. .., q 7 by means of or on the basis of an automated
  • a third step S30 the controller 30 stores this approached position of the carrier 20 relative to an environment, for example relative to the payload 13 or a fixed landmark, together with the position of the TCP.
  • step S40 the controller 30 checks whether further a target movement of the TCP is input. If so (S40: "Y"), it returns to step S10.
  • the robot can support a vertical lifting of the payload 13 and, for this purpose, proceeds automatically to an advantageous, tilt-stable position (cf., FIGS. 1A, B).
  • the operator moves the lifted, manipulator-controlled payload 13 horizontally, as indicated in the figure sequence FIG. 1C -> FIG. 1D.
  • the robot carries or carries the payload 13 or compensates for its weight.
  • step S10 the controller 30 determines based on the current pose of the
  • Robot arm 10 turn its movement reserve in the direction of this target movement and its tilt stability based on the weight and the payload 13 and its horizontal distance to the payload next tilting edge of the carrier 20th
  • Tilting stability and a sufficient reserve of movement in the direction of the target movement and whose speed is below a predetermined limit controls the controller 30 in step S20, the setting and the
  • step S20 the controller 30 controls the positioning and moving drive assemblies so that the carrier 20 moves so that the TCP alone follows the target motion due to the movement of the carrier 20 or due to a superimposed movement of the robot arm 10. This is indicated in FIG. 1 D by the movement arrow x.
  • an automated redundancy optimization of the entire mobile robot can be carried out in each case in particular.
  • the controller 30 stores in step S30 together with the corresponding positions of the TCP and checks in step S40, whether a target movement of the TCP is further input.
  • step S50 If this is no longer the case (S40: "N"), it proceeds to step S50.
  • Robot arm 10 is sufficient and the speed of the target movement is below a threshold, in a position remains (see Fig. 1 C) or in sections of
  • Robot arm 10 is insufficient or the speed of the target movement is above the limit, alone or together with a superimposed movement of the robot arm 10 realized the trajectory of the TCP.
  • the controller 30 detects an operator input x ', for example, a movement command to the movement drive assembly 21 of the carrier 20 by means of manual application of force to the carrier, joystick or the like and modified
  • step S60 the controller 30 checks whether the target movement of the TCP has been completely executed. If so (S60: "Y"), the process ends; otherwise (S60: "N"), control returns to step S50.
  • a target trajectory of the TCP is predetermined, thereby automatically determining a favorable path or position sequence for the carrier 20, so that the robot arm 10 has a greater movement reserve and the robot a bigger one
  • this path of the carrier 20 can be modified by repeating the stored trajectory of the TCP and the stored associated path of the carrier by the operator, for example to avoid new obstacles.
  • step S50 the speed of robot arm 10 and carrier 20 may be reduced to facilitate the modification.
  • the path or position sequence of the carrier 20 can also be modified computer-aided, for example by means of path planning, in particular by means of or based on an automated redundancy resolution, in particular -Optimization, a redundancy of the entire mobile robot, in particular such that a manipulability of the entire mobile robot and / or its distance from obstacles and / or hardware and / or software technically predetermined Cartesian and / or axis stops is increased.

Landscapes

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Abstract

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern eines Roboters, der einen mobilen Träger (20) mit einer Bewegungsantriebsanordnung (21), einen an dem Träger angeordneten Manipulator (10) mit einer Stellantriebsanordnung (q1 - q7) und eine Steuerung (30) aufweist, umfasst den Schritt: Ansteuern (S20) der Stell- und der Bewegungsantriebsanordnung zum Ausführen einer Soll-Bewegung einer manipulatorfesten Referenz (TCP).

Description

Beschreibung
Roboter mit mobilem Träger und Manipulator
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Roboter, der einen mobilen Träger und einen an dem Träger angeordneten Manipulator aufweist, sowie ein Verfahren zum Steuern des Roboters und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens.
Beispielsweise aus der DE 10 2012 208 095 A1 ist ein Roboter mit einem mobilen Träger und einem daran angeordneten Manipulator in Form eines Roboterarms bekannt.
Typischerweise wird dabei der mobile Träger vorab geeignet positioniert,
beispielsweise so, dass ein durch den Roboter zu bearbeitendes Bauteil im
Arbeitsbereich des Manipulators liegt, und anschließend bei nun unbewegtem Träger nur noch der Manipulator bewegt.
Damit wird jedoch das Potential mobiler Roboter bislang nur zum Teil genutzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Betrieb, insbesondere die
Programmierung, eines mobilen Roboters zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 16, 17 stellen einen Roboter mit einer Steuerung und ein
Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen. Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein (mobiler) Roboter einen mobilen Träger mit einer Bewegungsantriebsanordnung, einen an dem Träger angeordneten Manipulator mit einer Stellantriebsanordnung und eine Steuerung auf, die in einer Weiterbildung ganz oder teilweise an dem Träger angeordnet sein kann.
Der mobile Träger weist in einer Ausführung ein mit der
Bewegungsantriebsanordnung gekoppeltes Fahrwerk, insbesondere ein
Räderfahrwerk mit einem oder mehreren mit der Bewegungsantriebsanordnung gekoppelten (Antriebs)Rädern und/oder einem oder mehreren antriebslosen Räder auf. In einer Weiterbildung sind ein oder mehrere der (Antriebs- und/oder
antriebslosen) Räder omnidirektionale Räder, insbesondere sogenannte Mecanum- Räder. Zusätzlich oder alternativ sind in einer Ausführung ein oder mehrere der (Antriebs- und/oder antriebslosen) Räder passiv oder aktiv bzw. durch Lenkantriebe der Bewegungsantriebsanordnung schwenk- bzw. lenkbar. Gleichermaßen kann der mobile Träger in einer Ausführung ein Luftkissen-, Raupen- oder Kettenfahrwerk, ein Schreitwerk bzw. -mechanismus mit zwei oder mehr Beinen, einen Flugantrieb oder dergleichen aufweisen. In einer Ausführung weist der mobile Träger gegenüber einer Umgebung des Roboters bzw. Trägers, insbesondere einer Bodenfläche einer
Umgebung des Roboters bzw. Trägers einen, zwei oder drei translatorische
Freiheitsgrade und/oder einen, zwei oder drei rotatorische Freiheitsgrade auf, in denen er durch die Bewegungsantriebsanordnung aktiv bewegbar ist bzw. bewegt werden kann. Er kann somit insbesondere schienengebunden bzw. -geführt oder frei beweglich, insbesondere horizontal transversal und/oder longitudinal frei verfahrbar und/oder um die Vertikale dreh- bzw. gierbar sein. Gleichermaßen kann der mobile Roboter in einer Ausführung ein humanoider, spinnenartiger oder ähnlicher Roboter bzw. sein mobiler Träger zwei oder mehr Beine oder ein Flugroboter sein bzw. sein mobiler Träger einen Flugantrieb, insbesondere einen oder mehrere Drehflügel aufweisen, beispielsweise eine Helikopter- oder Drohnenplattform sein. Die
Bewegungsantriebsanordnung weist in einer Ausführung einen oder mehrere Antriebe, insbesondere Elektro- oder Hydraulikmotoren, auf.
Der Manipulator weist in einer Ausführung eine oder mehrere, insbesondere
wenigstens vier, insbesondere fünf, insbesondere genau oder wenigstens sechs, insbesondere wenigstens sieben, Gelenke bzw. Achsen bzw. Freiheitsgrade auf, die durch die Stellantriebsanordnung aktuier- bzw. beweg- bzw. verstellbar sind, er kann insbesondere ein Roboterarm sein. In einer Ausführung sind eine oder mehrere der Gelenke bzw. Achsen Drehgelenke bzw. -achsen und/oder eine oder mehrere der Gelenke bzw. Achsen Schubgelenke bzw. Linearachsen. In einer Ausführung weist der Manipulator einen (gegenüber dem Träger) distalen Endflansch auf, an dem in einer Weiterbildung ein Endeffektor, insbesondere ein Werkzeug, insbesondere ein, insbesondere mechanischer, pneumatischer und/oder magnetischer, Greifer, befestigbar ist, insbesondere befestigt ist, insbesondere lösbar. Die Stellantriebsanordnung weist in einer Ausführung einen oder mehrere Antriebe, insbesondere Elektro- oder Hydraulikmotoren, auf.
Die Steuerung ist in einer Ausführung, insbesondere drahtlos oder drahtgebunden, mit der Bewegungs- und/oder der Stellantriebsanordnung verbunden und, insbesondere hard- und/oder Software-, insbesondere programmtechnisch, zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum
Steuern des Roboters den Schritt: Ansteuern der Stell- und der
Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen einer Soll-Bewegung einer manipulatorfesten Referenz bzw. derart, dass eine manipulatorfeste Referenz (im Rahmen einer Toleranz bzw. soweit möglich) eine Soll-Bewegung ausführt bzw.
auszuführen sucht. Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter,
insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Ansteuern der Stell- und der
Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen einer Soll-Bewegung einer manipulatorfesten Referenz auf.
Hierdurch wird der mobile Träger in die Ausführen der Soll-Bewegung der
manipulatorfesten Referenz eingebunden. Dadurch kann das Potential des mobilen Roboters besser genutzt werden.
Ein Ansteuern umfasst in einer Ausführung das Übermitteln von Steuerbefehlen an die entsprechende Antriebsanordnung, insbesondere von Steuerbefehlen von der Steuerung an die Stellantriebsanordnung zum wenigstens zeitweisen Bewegen des Manipulators durch seine Stellantriebsanordnung und/oder von Steuerbefehlen von der Steuerung an die Bewegungsantriebsanordnung zum wenigstens zeitweisen Bewegen des Trägers durch seine Bewegungsantriebsanordnung, insbesondere wenigstens zeitweise alleine bzw. bei relativ zum Träger ortsfestem Manipulator und/oder wenigstens zeitweise synchron mit einer Bewegung des Manipulators durch seine Stellantriebsanordnung.
Die manipulatorfeste Referenz kann in einer Ausführung bezüglich des Endflanschs, insbesondere ortsfest, definiert sein, sie kann insbesondere mindestens ein(en) sogenannter Tool Center Point („TCP") des Manipulators aufweisen, insbesondere sein.
Die Soll-Bewegung kann insbesondere eine oder mehrere Soll-Positionen, insbesondere ein- oder mehrdimensionale Lagen und/oder Orientierungen, der Referenz umfassen, insbesondere also eine ein- oder mehr-, insbesondere
sechsdimensionale Soll-Trajektorie der Referenz, insbesondere relativ zu einer, insbesondere ortsfesten, Umgebung des Roboters bzw. einem, insbesondere ortsfesten, Weltkoordinatensystem. Zusätzlich oder alternativ kann die Soll-Bewegung in einer Ausführung eine, insbesondere zeitliche, Veränderung einer Soll-Position umfassen, insbesondere eine Verschiebung in einer oder mehreren Richtungen und/oder eine Drehung um eine oder mehrere Achsen.
In einer Ausführung ist bzw. wird die Soll-Bewegung vorab bzw. offline ermittelt bzw. vorgegeben, beispielsweise auf Basis von vorgegebenen Bearbeitungs- und/oder Transportbahnen von Nutzlasten oder dergleichen. In einer Ausführung wird die Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz, insbesondere online, auf Basis einer manuellen Kraftbeaufschlagung des
Manipulators, insbesondere einer manipulatorfesten Betätigungseinrichtung, durch einen Bediener ermittelt bzw. vorgegeben. Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Ermitteln der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz, insbesondere online, auf Basis einer manuellen Kraftbeaufschlagung des Manipulators, insbesondere einer manipulatorfesten
Betätigungseinrichtung, durch einen Bediener auf. In einer Weiterbildung ermittelt die Steuerung bzw. das Mittel die Soll-Bewegung so, dass die Soll-Bewegung der manuellen Kraftbeaufschlagung folgt bzw. diese zu reduzieren, insbesondere minimieren, sucht, insbesondere derart, dass eine Richtung der Soll-Bewegung parallel zu einer Richtung der manuellen Kraftbeaufschlagung oder einer
vorgegebenen Projektion der manuellen Kraftbeaufschlagung, beispielsweise in einen vorgegebenen Bewegungsunterraum, ist, bzw. ist hierzu eingerichtet.
Die Kraftbeaufschlagung wird in einer Weiterbildung mittels Sensoren in Gelenken des Manipulators, Sensoren zwischen dem Manipulator und dem Träger und/oder Sensoren an einem oder mehreren Gliedern des Manipulators erfasst, insbesondere mittels Sensoren an einer, insbesondere zerstörungsfrei lösbar oder nichtzerstörungsfrei-lösbar, mit dem Manipulator, insbesondere seinem Endflansch, verbundenen Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Handgriff, und/oder mittels einer taktilen Oberfläche des Manipulators. In einer Ausführung wird bzw. ist der Manipulator zum Ermitteln bzw. Eingeben der Soll-Bewegung nachgiebig,
insbesondere gravitationskompensiert, geregelt, insbesondere direkt oder indirekt kraftgeregelt, insbesondere admittanz- oder impedanzgeregelt, wobei vorliegend zur kompakteren Darstellung auch eine Regelung verallgemeinernd als Steuerung und ein antiparalleles Kräftepaar bzw. Drehmoment verallgemeinernd als Kraft bezeichnet wird.
Zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung die Soll-Bewegung der
manipulatorfesten Referenz, insbesondere online, auch auf Basis einer Betätigung, insbesondere Bewegung, einer von dem Roboter beabstandeten und mit der
Steuerung signalverbundenen Eingabeeinrichtung, insbesondere eines Joysticks, einer Computermaus, Steuertasten oder dergleichen, ermittelt werden.
Entsprechend weist in einer Ausführung ein System den Roboter und Mittel, insbesondere Sensoren, zum Erfassen einer manuellen Kraftbeaufschlagung des Manipulators, insbesondere einer manipulatorfesten Betätigungseinrichtung, und/oder eine von dem Roboter beabstandete und mit der Steuerung signalverbundene
Eingabeeinrichtung, sowie Mittel zum Ermitteln der Soll-Bewegung auf Basis von
Signalen dieser Kraft(beaufschlagungs)erfassungsmittel und/oder Eingabeeinrichtung auf.
Nach einer Ausführung umfasst das Verfahren den Schritt: Bewegen bzw.
Umpositionieren des Trägers durch die Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz in Abhängigkeit von einer, insbesondere aktuellen bzw. Ist-, Pose des Manipulators relativ zum Träger, in Abhängigkeit von einer, insbesondere aktuellen bzw. Ist-, Position des Trägers relativ zur Umgebung, in Abhängigkeit von der Soll-Bewegung und/oder in Abhängigkeit von einer manipulatorgeführten Nutzlast. Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Bewegen des Trägers durch die Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz in Abhängigkeit von einer, insbesondere aktuellen bzw. Ist-, Pose des Manipulators relativ zum Träger, in Abhängigkeit von einer,
insbesondere aktuellen bzw. Ist-, Position des Trägers relativ zur Umgebung, in
Abhängigkeit von der Soll-Bewegung und/oder in Abhängigkeit von einer
manipulatorgeführten Nutzlast auf. In einer Ausführung umfasst das Verfahren insbesondere den Schritt: Bewegen des Trägers durch die Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll- Bewegung der manipulatorfesten Referenz in Abhängigkeit von einer
Bewegungsreserve des Manipulators und/oder in Abhängigkeit von einer
Bewegungsreserve des Trägers. Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Bewegen des Trägers durch die
Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz in Abhängigkeit von einer Bewegungsreserve des
Manipulators und/oder in Abhängigkeit von einer Bewegungsreserve des Trägers auf.
In einer Ausführung hängt eine Bewegungsreserve des Manipulators, insbesondere proportional, von einem Verhältnis einer aktuellen zu einer maximalen, insbesondere horizontalen, Auslage bzw. Auslenkung des Manipulators, insbesondere relativ zum Träger, bzw. dem Quotienten eines aktuellen dividiert durch einen maximalen, insbesondere horizontalen, Abstand(es) seines distalen Endflanschs von einer trägerfesten Referenz, insbesondere einer trägernächsten Achse des Manipulators, ab, sie kann insbesondere dieses Verhältnis bzw. diesen Quotienten angeben bzw. hierdurch definiert sein. Unter horizontal wird vorliegend verallgemeinernd auch eine Referenzebene verstanden, in der sich der mobile Träger bewegen kann.
Eine maximale Auslage bzw. ein maximaler Abstand des distalen Endflanschs kann in einer Ausführung insbesondere durch soft- und/oder hardwaretechnische Anschläge in einer oder mehreren Achsen bzw. Freiheitsgraden des Manipulators vorgegeben bzw. definiert sein bzw. werden. Dabei kann in einer Weiterbildung eine maximale Auslage bzw. ein maximaler Abstand des distalen Endflanschs zum
erfindungsgemäßen Steuern des mobilen Roboters insbesondere auch kleiner gewählt sein bzw. werden als ein konstruktiv möglicher und/oder sicherheitstechnisch vorgegebener Wert, insbesondere, um eine frühzeitige Aktivierung bzw. Bewegung des Trägers zu realisieren. In einer Ausführung hängt eine Bewegungsreserve des Trägers, insbesondere proportional, von dem Abstand seiner aktuellen Position zu soft- und/oder
hardwaretechnischen, umgebungsfesten Anschlägen bzw. Grenzen ab, sie kann insbesondere diesen Abstand angeben bzw. hierdurch definiert sein. Auch hier kann in einer Weiterbildung ein maximaler Abstand zum erfindungsgemäßen Steuern des mobilen Roboters kleiner gewählt sein bzw. werden als ein konstruktiv möglicher und/oder sicherheitstechnisch vorgegebener Wert, insbesondere, um eine frühzeitige Deaktivierung bzw. Stillsetzung des Trägers zu realisieren.
In einer Ausführung wird die Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz so bzw. derart angesteuert, dass eine Bewegungsreserve des Manipulators und/oder des Trägers vergrößert wird.
Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Ansteuern der Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz so, dass eine Bewegungsreserve des Manipulators und/oder des Trägers vergrößert wird, auf.
Insbesondere kann die Steuerung für wenigstens eine Soll-Position der
manipulatorfesten Referenz (jeweils) zwei verschiedene mögliche Positionen des mobilen Trägers ermitteln und von diesen diejenige auswählen und die
Bewegungsantriebsanordnung zum Anfahren dieser ausgewählten Position ansteuern, in der der Manipulator und/oder der Träger die größere Bewegungsreserve aufweisen, bzw. hierzu eingerichtet sein.
Hierdurch wird in einer Ausführung vorteilhaft während der Ausführung der Soll- Bewegung der manipulatorfesten Referenz eine Bewegungsreserve vorgehalten, so dass beispielsweise größere und/oder schnellere Soll-Bewegungen ermöglicht werden.
Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung der Träger durch die
Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz nur (dann) bewegt, falls bzw. solange eine
Bewegungsreserve des Manipulators und/oder des Trägers einen vorgegebenen Grenz-, insbesondere Minimalwert unterschreitet. Entsprechend weist in einer
Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Bewegen des Trägers durch die Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll- Bewegung der manipulatorfesten Referenz nur (dann), falls bzw. solange eine
Bewegungsreserve des Manipulators und/oder des Trägers einen vorgegebenen Grenz-, insbesondere Minimalwert unterschreitet, auf.
Hierdurch wird in einer Ausführung vorteilhaft während der Ausführung der Soll- Bewegung der manipulatorfesten Referenz der Träger nur bedarfsweise bewegt bzw. kann bei Nichtbedarf stillstehen und so insbesondere einen Energieverbrauch und/oder ein Kollisionsrisiko reduzieren und/oder eine Bewegungspräzision erhöhen.
In einer Ausführung wird die Bewegungsreserve in Abhängigkeit von der Soll- Bewegung der manipulatorfesten Referenz ermittelt, insbesondere in Richtung der Soll-Bewegung, insbesondere einer horizontalen Komponente der Soll-Bewegung. Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Ermitteln der Bewegungsreserve in Abhängigkeit von der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz, insbesondere in Richtung der Soll-Bewegung, insbesondere einer horizontalen Komponente der Soll-Bewegung, auf.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine zukünftige vorteilhafte Bewegungsreserve auf Basis der Soll-Bewegung prognostiziert werden.
Zusätzlich oder alternativ zu einer Berücksichtigung einer Bewegungsreserve umfasst das Verfahren in einer Ausführung insbesondere den Schritt: Bewegen des Trägers durch die Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll- Bewegung der manipulatorfesten Referenz in Abhängigkeit von einer Kippstabilität des Roboters. Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Bewegen des Trägers durch die
Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz in Abhängigkeit von einer Kippstabilität des Roboters auf.
In einer Ausführung hängt eine Kippstabilität des Roboters, insbesondere proportional, von einem Drehmoment ab, das durch eine manipulatorgeführte Nutzlast aufgeprägt wird. Entsprechend wird sie in einer Ausführung in Abhängigkeit von einem Gewicht und/oder einem horizontalen Abstand einer manipulatorgeführten Nutzlast zu dem Träger, insbesondere einer trägerfesten Referenz, insbesondere einer, insbesondere nutzlastnächsten, Kippkante oder einem Schwerpunkt des Roboters, ermittelt.
Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Ermitteln einer Kippstabilität des Roboters in Abhängigkeit von einem Gewicht und/oder einem horizontalen Abstand einer manipulatorgeführten Nutzlast zu dem Träger, insbesondere einer trägerfesten Referenz, insbesondere einer,
insbesondere nutzlastnächsten, Kippkante oder einem Schwerpunkt des Roboters, auf.
In einer Ausführung wird die Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz so angesteuert, dass eine
Kippstabilität des Roboters vergrößert wird. Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Ansteuern der
Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz so, dass eine Kippstabilität des Roboters vergrößert wird, auf.
Insbesondere kann die Steuerung für wenigstens eine Soll-Bewegung der
manipulatorfesten Referenz (jeweils) wenigstens zwei verschiedene mögliche
Positionen des mobilen Trägers ermitteln und von diesen diejenige auswählen und die Bewegungsantriebsanordnung zum Anfahren dieser ausgewählten Position ansteuern, in der der Roboter die größere Kippstabilität aufweist, bzw. hierzu eingerichtet sein.
Hierdurch wird in einer Ausführung vorteilhaft während der Ausführung der Soll- Bewegung der manipulatorfesten Referenz die Gefahr eines Umkippens reduziert bzw. eine Standfestigkeit erhöht.
Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung der Träger durch die
Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz nur bewegt, falls bzw. solange eine Kippstabilität des Roboters einen vorgegebenen Grenz-, insbesondere Minimalwert unterschreitet.
Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Bewegen des Trägers durch die Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz nur, falls bzw. solange eine Kippstabilität des Roboters einen vorgegebenen Grenz-, insbesondere Minimalwert unterschreitet, auf. Hierdurch wird in einer Ausführung vorteilhaft während der Ausführung der Soll- Bewegung der manipulatorfesten Referenz der Träger nur bedarfsweise bewegt bzw. kann bei Nichtbedarf stillstehen und so insbesondere einen Energieverbrauch und/oder ein Kollisionsrisiko reduzieren und/oder eine Bewegungspräzision erhöhen.
Zusätzlich oder alternativ zu einer Berücksichtigung einer Bewegungsreserve und/oder Kippstabilität umfasst das Verfahren in einer Ausführung insbesondere den Schritt: Bewegen des Trägers durch die Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz in Abhängigkeit von einer horizontalen Komponente der Soll-Bewegung der manipulatorfesten
Referenz. Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Bewegen des Trägers durch die Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz in Abhängigkeit von einer horizontalen Komponente der Soll-Bewegung der
manipulatorfesten Referenz auf.
In einer Weiterbildung wird der Träger durch die Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz nur bewegt, falls bzw. solange eine horizontale Komponente der Soll-Bewegung der
manipulatorfesten Referenz einen vorgegebenen Grenz-, insbesondere Maximalwert überschreitet. Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Bewegen des Trägers durch die
Bewegungsantriebsanordnung zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz nur, falls bzw. solange eine horizontale Komponente der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz einen vorgegebenen Grenz-, insbesondere Maximalwert überschreitet, auf.
Insbesondere kann so in einer Ausführung einer Bewegung des Manipulators eine Bewegung des Trägers überlagert werden, um so eine höhere Soll-Bewegung, insbesondere horizontale Soll-Geschwindigkeit, zu realisieren.
Hierdurch wird in einer Ausführung vorteilhaft während der Ausführung der Soll- Bewegung der manipulatorfesten Referenz der Träger nur bedarfsweise bewegt bzw. kann bei Nichtbedarf stillstehen und so insbesondere einen Energieverbrauch und/oder ein Kollisionsrisiko reduzieren und/oder eine Bewegungspräzision erhöhen. In einer Ausführung umfasst das Verfahren den Schritt: Bewegen des Trägers durch die Bewegungsantriebsanordnung und/oder des Manipulators durch die
Stellantriebsanordnung zum Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz in Abhängigkeit von einer, insbesondere Soll- und/oder aktuellen bzw. Ist-, Pose des Manipulators relativ zum Träger und/oder einer, insbesondere Soll- und/oder aktuellen bzw. Ist-, Position des Trägers relativ zur Umgebung mittels bzw. auf Basis einer automatisierten Redundanzauflösung, insbesondere -Optimierung, einer ein- oder mehrfachen Redundanz des, insbesondere gesamten, mobilen
Roboters, insbesondere derart, dass eine Manipulierbarkeit des, insbesondere gesamten, mobilen Roboters und/oder dessen Abstand zu Hindernissen und/oder hard- und/oder softwaretechnisch vorgegebenen kartesischen und/oder
Achsanschlägen vergrößert, insbesondere maximiert wird. Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel auf zum
Bewegen des Trägers durch die Bewegungsantriebsanordnung und/oder des
Manipulators durch die Stellantriebsanordnung zum Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz in Abhängigkeit von einer, insbesondere Soll- und/oder aktuellen bzw. Ist-, Pose des Manipulators relativ zum Träger und/oder einer, insbesondere Soll- und/oder aktuellen bzw. Ist-, Position des Trägers relativ zur Umgebung mittels bzw. auf Basis einer automatisierten Redundanzauflösung, insbesondere -Optimierung, einer ein- oder mehrfachen Redundanz des,
insbesondere gesamten, mobilen Roboters, insbesondere derart, dass eine
Manipulierbarkeit des, insbesondere gesamten, mobilen Roboters und/oder dessen Abstand zu Hindernissen und/oder hard- und/oder softwaretechnisch vorgegebenen kartesischen und/oder Achsanschlägen vergrößert, insbesondere maximiert wird. In einer Ausführung führt der Manipulator eine Nutzlast, insbesondere ein Werkstück oder eine, insbesondere bewegungsbeeinträchtigte, Person, insbesondere mittels eines an seinem distalen Endflansch angeordneten Endeffektors, insbesondere einem Greifer, einer Tragvorrichtung oder dergleichen.
Somit kann der Roboter in einer Ausführung insbesondere ein Bewegen von
Nutzlasten alleine oder in Kooperation mit einem anderen Roboter oder einer, insbesondere der geführten, Person durchführen, insbesondere ein Bewegen von Nutzlasten unterstützen. Insbesondere kann der Roboter in einer Ausführung die Gewichtskraft einer manipulatorgeführten Nutzlast kompensieren bzw. abstützen, so dass der Bediener diese vorteilhaft handhaben kann.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte: Abspeichern einer oder mehrerer Positionen, insbesondere einer Positions(ab)folge bzw. Bahn, des Trägers beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz, in einer Ausführung zusammen mit oder nach einem (vorhergehenden) Lokalisieren des Trägers bzw. seiner (abzuspeichernden) Position(en) mittels eines Lokalisierungsmittels, und wahlweises Modifizieren der bzw. einer oder mehrerer dieser abgespeicherten Position(en) des Trägers. Entsprechend weist in einer
Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Abspeichern einer oder mehrerer Positionen, insbesondere einer Positions(ab)folge bzw. Bahn, des Trägers beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz und Mittel zum wahlweisen Modifizieren der bzw. einer oder mehrerer dieser
abgespeicherten Position(en) des Trägers auf sowie in einer Weiterbildung
Lokalisierungsmittel zum Lokalisieren des Trägers bzw. seiner (abzuspeichernden) Position(en). Das Lokalisierungsmittel erfasst in einer Ausführung die
abzuspeichernde(n) Position(en) optisch, insbesondere mittels Laserstrahlen, bzw. ist hierzu eingerichtet. Zusätzlich oder alternativ ist das Lokalisierungsmittel in einer Ausführung ganz oder teilweise roboter-, insbesondere trägerseitig, und/oder ganz oder teilweise umgebungsseitig angeordnet, es kann insbesondere einen oder mehrere onboard-Laserscanner und/oder ein (roboter)externes Trackingsystem aufweisen.
In einer Weiterbildung umfasst das Verfahren insbesondere die Schritte: Abspeichern einer oder mehrerer Positionen, insbesondere einer Positions(ab)folge bzw. Bahn, des Trägers beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz, Wiederholen der Ausführung der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz unter Anfahren der abgespeicherten Position(en) des Trägers, und wahlweises
Modifizieren der bzw. einer oder mehrerer dieser abgespeicherten Position(en) des Trägers während dieser wiederholten bzw. Wiederholung der Ausführung.
Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Abspeichern einer oder mehrerer Positionen, insbesondere einer
Positions(ab)folge bzw. Bahn, des Trägers beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz, Mittel zum Wiederholen der Ausführung der Soll- Bewegung der manipulatorfesten Referenz unter Anfahren der abgespeicherten Position(en) des Trägers, und Mittel zum wahlweisen Modifizieren der bzw. einer oder mehrerer dieser abgespeicherten Position(en) des Trägers während dieser
wiederholten bzw. Wiederholung der Ausführung auf. Somit können in einer Ausführung in einer ersten Phase bzw. einem ersten Durchlauf zunächst, insbesondere mittels bzw. auf Basis einer automatisierten
Redundanzauflösung, insbesondere -Optimierung, vorteilhafte Positionen des Trägers zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz ermittelt werden, insbesondere in hier beschriebener Weise unter Berücksichtigung einer Bewegungsreserve des Manipulators und/oder des Trägers, einer Kippstabilität des Roboters und/oder einer horizontalen Komponente der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz.
Dann werden in einer zweiten Phase abgespeicherte Positionen des Trägers bedarfsweise modifiziert, insbesondere manuell bzw. mittels Bedienereingabe, beispielsweise, um Hindernissen auszuweichen oder dergleichen, und/oder rechnergestützt, beispielsweise, um nachträglich die Bewegung zu optimieren, insbesondere mittels bzw. auf Basis einer automatisierten Redundanzauflösung, insbesondere -Optimierung, einer ein- oder mehrfachen Redundanz des,
insbesondere gesamten, mobilen Roboters, insbesondere derart, dass eine
Manipulierbarkeit des, insbesondere gesamten, mobilen Roboters und/oder dessen Abstand zu Hindernissen und/oder hard- und/oder softwaretechnisch vorgegebenen kartesischen und/oder Achsanschlägen vergrößert, insbesondere maximiert wird. Insbesondere können in der zweiten Phase die Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz unter Anfahren der Positionen des Trägers, wie sie in der ersten Phase ermittelt worden sind, erneut ausgeführt bzw. wiederholt, insbesondere eine Soll- Trajektorie der manipulatorfesten Referenz (erneut) abgefahren und dabei die in der ersten Phase abgespeicherten Positionen des Trägers bedarfsweise modifiziert werden.
In einer Ausführung werden zusätzlich zu Position(en) des Trägers auch Posen des Manipulators relativ zum Träger, insbesondere persistent, abgespeichert und/oder wahlweise modifiziert, insbesondere während der wiederholten Ausführung der abgespeicherten Positionen und Posen. Zusätzlich oder alternativ werden in einer Ausführung Position(en) des Trägers in einer Karte abgespeichert, die in einer
Weiterbildung für eine Navigation des Trägers verwendet wird. Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel auf zum, insbesondere persistenten, Abspeichern von Posen des Manipulators relativ zum Träger zusätzlich zu Position(en) des Trägers und/oder zum wahlweisen Modifizieren von Posen des Manipulators relativ zum Träger, insbesondere während der
wiederholten Ausführung der abgespeicherten Positionen und Posen. In einer
Ausführung weist der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel auf zum
Abspeichern von Position(en) des Trägers in einer Karte, die in einer Weiterbildung für eine Navigation des Trägers verwendet wird.
In einer Ausführung umfasst entsprechend das Verfahren den Schritt: Modifizieren der bzw. einer oder mehrerer der abgespeicherten Position(en) des Trägers auf Basis einer Bedienereingabe während der wiederholten Ausführung der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz. Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Modifizieren der bzw. einer oder mehrerer der abgespeicherten Position(en) des Trägers auf Basis einer Bedienereingabe während der wiederholten Ausführung der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz auf.
Die Bedienereingabe kann in einer Weiterbildung insbesondere eine manuelle
Kraftbeaufschlagung des Manipulators und/oder Trägers, insbesondere einer manipulator- oder trägerfesten Betätigungseinrichtung, und/oder eine Betätigung, insbesondere Bewegung, einer von dem Roboter beabstandeten und mit der
Steuerung signalverbundenen Eingabeeinrichtung umfassen, insbesondere wie dies hier mit Bezug auf die Ermittlung bzw. Vorgabe der Soll-Bewegung der
manipulatorfesten Referenz beschrieben ist.
In einer Ausführung wird die Ausführung der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz unter Anfahren der abgespeicherten Position(en) des Trägers mit
reduzierter Geschwindigkeit von Manipulator und Träger wiederholt und dabei die bzw. eine oder mehrere der abgespeicherten Position(en) des Trägers modifiziert.
Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Wiederholen der Ausführung der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz unter Anfahren der abgespeicherten Position(en) des Trägers mit reduzierter Geschwindigkeit von Manipulator und Träger und Mittel zum Modifizieren der bzw. einer oder mehrerer der abgespeicherten Position(en) des Trägers auf Basis einer Bedienereingabe während dieser wiederholten Ausführung mit reduzierter Geschwindigkeit auf. Hierdurch kann in einer Ausführung die Modifikation vereinfacht und/oder die
Sicherheit und/oder Präzision erhöht werden.
Eine Position des Trägers beschreibt in einer Ausführung dessen ein-, zwei oder dreidimensionale Lage und/oder ein-, zwei oder dreidimensionale Orientierung relativ zu einer, insbesondere ortsfesten, Umgebung, insbesondere einem zu bearbeitenden Bauteil, bzw. einem, insbesondere ortsfesten, Weltkoordinatensystem.
In einer Ausführung werden (jeweils) eine abgespeicherte Position des Trägers und eine angefahrene Soll-Position der manipulatorfesten Referenz oder Pose des Manipulators relativ zum Träger zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz einander zugeordnet bzw. verknüpft, insbesondere miteinander abgespeichert. Entsprechend weist in einer Ausführung der Roboter, insbesondere seine Steuerung, Mittel zum Zuordnen bzw. Vernüpfen von (jeweils) einer abgespeicherten Position des Trägers und einer angefahrenen Soll-Position der manipulatorfesten Referenz oder einer Pose des Manipulators relativ zum Träger zum bzw. beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz zueinander, insbesondere zum Abspeichern miteinander, auf.
Ein Modifizieren kann in einer Ausführung ein Verändern und erneutes Abspeichern, insbesondere ein Überschreiben bzw. Ersetzen, einer abgespeicherten Position umfassen, insbesondere sein.
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 steuern kann.
Einer oder mehrere der Schritte des Verfahrens werden in einer Ausführung vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch die
Steuerung, bzw. ihre Mittel, die entsprechend in einer Ausführung zur vollständig oder teilweise automatisierten Durchführung einer oder mehrerer der hier beschriebenen Schritte eingerichtet ist bzw. sind.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigen, teilweise schematisiert:
Fig. 1A - 1 D: die Steuerung eines Roboter nach einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2: ein Verfahren nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1A zeigt einen Roboter nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem Manipulator in Form eines siebenachsigen Roboterarms 10, dessen Gelenke bzw. Achsen bzw. Freiheitsgrade durch Stellantriebe qi , . . . ,q7 einer
Stellantriebsanordnung des Roboters verstellbar sind.
Der Roboterarm 10 weist einen distalen Endflansch 1 1 mit einem Endeffektor in Form eines Greifers 12 auf, der eine Nutzlast 13 führt.
Er ist an einem mobilen Träger 20 angeordnet, dessen Mecanumräder durch
Bewegungsantriebe 21 einer Bewegungsantriebsanordnung des Roboters verstellbar sind.
An dem Träger 20 ist zudem eine Robotersteuerung 30 angeordnet, die mit der Stell- und der Bewegungsantriebsanordnung signalverbunden ist und ein nachfolgend mit Bezug auf Fig. 2 und die Figurenfolge Fig. 1A - Fig. 1 B -» Fig. 1C ->· Fig. 1 D erläutertes Verfahren nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung durchführt.
In einem ersten Schritt S10 (vgl. Fig. 2) ermittelt die Steuerung 30 auf Basis einer manuellen Kraftbeaufschlagung F des Manipulators (vgl. Fig. 1A) eine Soll- (Folge)Bewegung einer manipulatorfesten Referenz in Form des TCPs des
Roboterarms 10.
In einer Ausführung kann die manuelle Kraftbeaufschlagung durch Sensoren in den Gelenken des Roboterarms 10 oder zwischen Roboterarm 10 und Träger 20 erfasst werden. In einer Abwandlung kann sie auch durch Sensoren an einer
Betätigungseinrichtung in Form eines Handgriffs 14 erfasst werden, der in Fig. 1A gestrichelt angedeutet ist. In einer weiteren Abwandlung kann die Soll-Bewegung beispielsweise auch mittels Joystick einer funkverbundenen Eingabeeinrichtung 15, die in Fig. 1A gestrichelt angedeutet ist, oder dergleichen eingegeben oder durch eine Bahnplanung ermittelt werden. In einem zweiten Schritt S20 ermittelt die Steuerung 30 auf Basis einer aktuellen Pose des Roboterarms 10 dessen Bewegungsreserve in Richtung dieser Soll-Bewegung sowie seine Kippstabilität auf Basis des Gewichts und der Nutzlast 13 und ihres horizontalen Abstandes zur nutzlastnächsten Kippkante des Trägers 20
(Aufstandslinie des rechten Rades in Fig. 1A). Falls, wie in Fig. 1 A angedeutet, die Kippstabilität aufgrund der Auslage des
Roboterarms einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, steuert die Steuerung 30 in Schritt S20 die Bewegungsantriebsanordnung 21 so an, dass diese den Träger 20 so verfährt, dass die Kippstabilität vergrößert wird. Dies ist durch die Figurenfolge Fig. 1A -> Fig. 1 B und den Bewegungspfeil x in Fig. 1 B angedeutet. In einer Ausführung kann die Steuerung 30 die Bewegungsantriebsanordnung 21 und die
Stellantriebsanordnung qi , . .. ,q7 mittels bzw. auf Basis einer automatisierten
Redundanzauflösung, insbesondere -Optimierung, einer ein- oder mehrfachen
Redundanz des gesamten mobilen Roboters steuern, beispielsweise derart, dass (zusätzlich) ein Abstand des mobilen Roboters zu Hindernissen vergrößert wird. In einem dritten Schritt S30 speichert die Steuerung 30 diese angefahrene Position des Trägers 20 relativ zu einer Umgebung, beispielsweise relativ zur Nutzlast 13 oder einer raumfesten Landmarke, zusammen mit der Position des TCPs ab.
In einem Schritt S40 prüft die Steuerung 30, ob weiterhin eine Soll-Bewegung des TCPs eingegeben wird. Ist dies der Fall (S40:„Y"), kehrt sie zu Schritt S10 zurück.
Hierdurch kann der Roboter ein vertikales Anheben der Nutzlast 13 unterstützen und verfährt hierzu selbsttätig in eine vorteilhafte, kippstabile Position (vgl. Fig. 1A, B).
Anschließend bewegt im Ausführungsbeispiel der Bediener die angehobene, manipulatorgeführte Nutzlast 13 horizontal, wie in der Figurenfolge Fig. 1 C -> Fig. 1 D angedeutet. Dabei führt bzw. trägt der Roboter die Nutzlast 13 bzw. kompensiert deren Gewichtskraft.
Hierzu prägt der Bediener nun eine horizontale Führungskraft F auf, auf deren Basis die Steuerung 30 in Schritt S10 eine entsprechende Soll-(Folge)Bewegung des TCPs ermittelt. In Schritt S20 ermittelt die Steuerung 30 auf Basis der aktuellen Pose des
Roboterarms 10 wiederum dessen Bewegungsreserve in Richtung dieser Soll- Bewegung sowie seine Kippstabilität auf Basis des Gewichts und der Nutzlast 13 und ihres horizontalen Abstandes zur nutzlastnächsten Kippkante des Trägers 20.
Falls, wie in Fig. 1 C angedeutet, der Roboterarm 10 noch eine ausreichende
Kippstabilität und eine ausreichende Bewegungsreserve in Richtung der Soll- Bewegung aufweist und deren Geschwindigkeit unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt, steuert die Steuerung 30 in Schritt S20 die Stell- und die
Bewegungsantriebsanordnung so an, dass der Roboterarm 10 alleine der Soll- Bewegung folgt, während der Träger 20 stillsteht. Dies ist in Fig. 1 C durch
entsprechende Bewegungspfeile des Roboterarms 10 angedeutet.
Falls hingegen, wie in Fig. 1 D angedeutet, der Roboterarm 10 keine ausreichende Kippstabilität oder Bewegungsreserve in Richtung der Soll-Bewegung mehr aufweist oder deren Geschwindigkeit einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, steuert die Steuerung 30 in Schritt S20 die Stell- und die Bewegungsantriebsanordnung so an, dass der Träger 20 sich derart bewegt, dass der TCP alleine aufgrund der Bewegung des Trägers 20 oder aufgrund einer überlagerten Bewegung des Roboterarms 10 der Soll-Bewegung folgt. Dies ist in Fig. 1 D durch den Bewegungspfeil x angedeutet. Wie vorstehend ausgeführt kann dabei jeweils insbesondere eine automatisierte Redundanzoptimierung des gesamten mobilen Roboters durchgeführt werden.
Diese gleichbleibenden oder sich verändernden Positionen des Trägers 20 relativ zur Umgebung speichert die Steuerung 30 wiederum in Schritt S30 zusammen mit den entsprechenden Positionen des TCPs ab und prüft in Schritt S40, ob weiterhin eine Soll-Bewegung des TCPs eingegeben wird.
Ist dies nicht mehr der Fall (S40:„N"), fährt sie mit Schritt S50 fort.
In diesem wiederholt sie die Ausführung der Soll-Bewegung des TCPs unter Anfahren der zugeordneten abgespeicherten Positionen des Trägers 20.
Beispielsweise steuert sie die Bewegungsantriebsanordnung 21 des Trägers 20 so an, dass dieser bei einem erneuten Anheben einer Nutzlast 13 wieder die ermittelte kippstabile Position relativ zur Nutzlast anfährt (vgl. Fig. 1 B), in Abschnitten der
Trajektorie des TCPs, in denen die Kippstabilität und Bewegungsreserve des
Roboterarms 10 ausreicht und die Geschwindigkeit der Soll-Bewegung unter einem Grenzwert liegt, in einer Position verharrt (vgl. Fig. 1 C) bzw. in Abschnitten der
Trajektorie des TCPs, in denen die Kippstabilität oder Bewegungsreserve des
Roboterarms 10 nicht ausreicht oder die Geschwindigkeit der Soll-Bewegung über dem Grenzwert liegt, alleine oder zusammen mit einer überlagerten Bewegung des Roboterarms 10 die Trajektorie des TCPs realisiert.
Dabei erfasst die Steuerung 30 jeweils eine Bedienereingabe x', beispielsweise einen Fahrbefehl an die Bewegungsantriebsanordnung 21 des Trägers 20 mittels manueller Kraftbeaufschlagung des Trägers, Joystick oder dergleichen und modifiziert
gegebenenfalls die abgespeicherte Position des Trägers 20, indem sie diese
entsprechend der Bedienereingabe x' verändert und erneut abspeichert,
beispielsweise die abgespeicherte Position überschreibt. In einem Schritt S60 prüft die Steuerung 30, ob die Soll-Bewegung des TCPs komplett ausgeführt worden ist. Ist dies der Fall (S60:„Y"), endet das Verfahren, andernfalls (S60:„N") kehrt die Steuerung zu Schritt S50 zurück.
Somit kann in einer ersten Phase (Schritte S10 - S40) zunächst, insbesondere durch Handführen, eine Soll-Trajektorie des TCPs vorgegeben und dabei automatisch eine günstige Bahn bzw. Positionsfolge für den Träger 20 ermittelt werden, so dass der Roboterarm 10 eine größere Bewegungsreserve und der Roboter eine größere
Kippstabilität aufweist. Anschließend kann in einer zweiten Phase (Schritte S50 - S60) diese Bahn des Trägers 20 bei Wiederholen der abgespeicherten Trajektorie des TCPs und der abgespeicherten zugeordneten Bahn des Trägers durch den Bediener noch modifiziert werden, beispielsweise, um neuen Hindernissen auszuweichen.
Dabei kann in Schritt S50 die Geschwindigkeit von Roboterarm 10 und Träger 20 reduziert sein, um die Modifikation zu erleichtern. Zusätzlich oder alternativ zu einer Modifikation auf Basis einer Bedienereingabe kann beim Wiederholen der Ausführung der Soll-Bewegung des TCPs die Bahn bzw. Positionsfolge des Trägers 20 auch rechnergestützt modifiziert, beispielsweise mittels Bahnplanung optimiert werden, insbesondere mittels bzw. auf Basis einer automatisierten Redundanzauflösung, insbesondere -Optimierung, einer Redundanz des gesamten mobilen Roboters, insbesondere derart, dass eine Manipulierbarkeit des gesamten mobilen Roboters und/oder dessen Abstand zu Hindernissen und/oder hard- und/oder softwaretechnisch vorgegebenen kartesischen und/oder Achsanschlägen vergrößert wird.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen
Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die
Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die
Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten
Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste
10 Roboterarm (Manipulator)
1 1 Endflansch
12 Greifer
13 Nutzlast
14 Handgriff (Betätigungseinrichtung)
15 externe Eingabeeinrichtung
20 mobiler Träger
21 (Mecanum-Rad mit) Bewegungsantrieb 30 (Roboter)Steuerung
F manuelle Kraftbeaufschlagung
qi , . . . ,q7 Stellantrieb(sfreiheitsgrad)
x Bewegung des Trägers
x' Bedienereingabe
TCP Tool Center Point

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern eines Roboters, der einen mobilen Träger (20) mit einer Bewegungsantriebsanordnung (21 ), einen an dem Träger angeordneten
Manipulator (10) mit einer Stellantriebsanordnung (q-i - q7) und eine Steuerung (30) aufweist, mit dem Schritt:
Ansteuern (S20) der Stell- und der Bewegungsantriebsanordnung zum Ausführen einer Soll-Bewegung einer manipulatorfesten Referenz (TCP).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch den Schritt:
Bewegen (S20) des Trägers (20) durch die Bewegungsantriebsanordnung (21) zum Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz (TCP) in Abhängigkeit von einer Pose des Manipulators (10) relativ zum Träger (20), einer Position des Trägers (20) relativ zur Umgebung, der Soll-Bewegung und/oder einer manipulatorgeführten Nutzlast (13).
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den Schritt:
Bewegen (S20) des Trägers (20) durch die Bewegungsantriebsanordnung (21 ) zum Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz (TCP) in
Abhängigkeit von einer Bewegungsreserve des Manipulators (10) und/oder des Trägers (20).
4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch den Schritt:
Ermitteln (S20) der Bewegungsreserve in Abhängigkeit von der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt:
Bewegen (S20) des Trägers (20) durch die Bewegungsantriebsanordnung (21) zum Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz (TCP) in
Abhängigkeit von einer Kippstabilität des Roboters.
6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch den Schritt: Ermitteln (S20) der Kippstabilität in Abhängigkeit von einem Gewicht und/oder einem horizontalen Abstand einer manipulatorgeführten Nutzlast (13) zu dem Träger.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt:
Bewegen (S20) des Trägers (20) durch die Bewegungsantriebsanordnung (21) zum Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz (TCP) in Abhängigkeit von einer horizontalen Komponente der Soll-Bewegung.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (10) eine Nutzlast (13) führt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsantriebsanordnung (21 ) zum Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz (TCP) so angesteuert wird, dass eine
Kippstabilität des Roboters und/oder eine Bewegungsreserve des Manipulators (10) und/oder des Trägers (20) vergrößert wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte:
Abspeichern (S30) wenigstens einer Position des Trägers (20) beim Ausführen der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz; und
wahlweises Modifizieren (S50) wenigstens einer beim Ausführen der Soll- Bewegung der manipulatorfesten Referenz abgespeicherten Position des Trägers.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Schritte:
Wiederholen (S50) der Ausführung der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz (TCP) unter Anfahren der wenigstens einen abgespeicherten Position des Trägers (20), wobei während dieser wiederholten Ausführung wenigstens eine abgespeicherte Position des Trägers wahlweise modifiziert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführung (S50) der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz (TCP) unter Anfahren der wenigstens einen abgespeicherten Position des Trägers (20) mit reduzierter Geschwindigkeit wiederholt und dabei wenigstens eine abgespeicherte Position des Trägers modifiziert wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch den Schritt:
Modifizieren (S50) der wenigstens einen abgespeicherten Position des Trägers auf Basis einer Bedienereingabe (χ').
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienereingabe (χ') eine manuelle Kraftbeaufschlagung des Manipulators (10) und/oder Trägers
(20) , insbesondere einer manipulator- oder trägerfesten Betätigungseinrichtung (14), und/oder eine Betätigung, insbesondere Bewegung, einer von dem Roboter beabstandeten und mit der Steuerung signalverbundenen Eingabeeinrichtung (15) umfasst.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt:
Ermitteln der Soll-Bewegung der manipulatorfesten Referenz (TCP) auf Basis einer manuellen Kraftbeaufschlagung des Manipulators (10), insbesondere einer manipulatorfesten Betätigungseinrichtung (14), und/oder einer Betätigung, insbesondere Bewegung, einer von dem Roboter beabstandeten und mit der Steuerung signalverbundenen Eingabeeinrichtung (15).
16. Roboter mit einem mobilen Träger (20), der eine Bewegungsantriebsanordnung
(21 ) aufweist, einem an dem Träger angeordneten Manipulator (10), der eine Stellantriebsanordnung (q-i - q7) aufweist, und einer Steuerung (30), die zur
Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
17. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
EP17720001.1A 2016-04-26 2017-04-20 Roboter mit mobilem träger und manipulator Withdrawn EP3448631A1 (de)

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017010197B4 (de) * 2017-10-30 2019-10-10 Kuka Deutschland Gmbh Verfahren zum Betreiben eines automatischen Transporters
DE102018207826A1 (de) * 2018-05-18 2019-11-21 Kuka Deutschland Gmbh Handhabung, insbesondere, Transport von Gütern, insbesondere Wafern, durch einen Roboter

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7874386B2 (en) * 2007-05-11 2011-01-25 Pinhas Ben-Tzvi Hybrid mobile robot
US8606398B2 (en) * 2008-08-29 2013-12-10 Abb Research Ltd. Compliant end of arm tooling for a robot
US8428781B2 (en) * 2008-11-17 2013-04-23 Energid Technologies, Inc. Systems and methods of coordination control for robot manipulation
US9440357B2 (en) * 2011-05-02 2016-09-13 John Hu System for stabilization control of mobile robotics
WO2013038998A1 (ja) * 2011-09-13 2013-03-21 株式会社安川電機 自走ロボットおよび自走台車
DE102011084412A1 (de) * 2011-10-13 2013-04-18 Kuka Roboter Gmbh Robotersteuerungsverfahren
DE102012208095A1 (de) 2012-05-15 2013-11-21 Kuka Laboratories Gmbh Mobiler Roboter und Verfahren zum Betreiben eines mobilen Roboters
DE102012208094A1 (de) * 2012-05-15 2013-11-21 Kuka Laboratories Gmbh Verfahren zum Ermitteln möglicher Positionen eines Roboterarms
US20140031977A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Engineering Services Inc. Modular mobile robot

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