WO2017036732A1 - Vorrichtung zur anbindung an einen roboter - Google Patents

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WO2017036732A1
WO2017036732A1 PCT/EP2016/068742 EP2016068742W WO2017036732A1 WO 2017036732 A1 WO2017036732 A1 WO 2017036732A1 EP 2016068742 W EP2016068742 W EP 2016068742W WO 2017036732 A1 WO2017036732 A1 WO 2017036732A1
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WO
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protective cover
sensor
interface
gripper
robot
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PCT/EP2016/068742
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Inventor
Detlef Gerhard
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0075—Means for protecting the manipulator from its environment or vice versa
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06—Safety devices

Definitions

  • a device for connection to a robot According to VDI Guideline 2860 is at Industrierobo ⁇ tern to universal movement machine with several ⁇ ren axes whose movements are freely programmable sensor out and, if appropriate.
  • Such robots can be equipped with grippers and can perform handling or production tasks.
  • Such a gripper exchange adapter can be mounted as an adapter on a robot arm, whereby the robot arm can be equipped with different gripper modules.
  • human security must be guaranteed in cooperation with the robot. For example, it is known to live in the robot in a secure robot cell.
  • the present invention is intended to provide a device for connection to a robot, which provides an alternative to the prior art.
  • a device ge ⁇ triggers which has a gripper module or a gripper changing receptacle, which for receiving the
  • Gripper module is set up, wherein the gripper module is arranged to hold an object.
  • the device sits be ⁇ a mechanical interface, which is adapted for mechanical connection of the device to a robot.
  • the apparatus is characterized by at least one be ⁇ movably mounted protective cover, the protective cover allows in an open position grasping an object with the gripper module, and wherein the protective cover in egg ⁇ ner closed position, the gripper module and the object at least partially.
  • the device is further characterized by at least one drive, which is set up for moving the protective cover from the open to the closed position.
  • the device itself is the
  • Gripper module which itself has the mechanical interface.
  • the gripper module is permanently installed in the device, the latter has at least one further component which provides the mechanical interface ⁇ point.
  • the pre ⁇ direction is itself the gripper change receptacle in which the gripper module can be exchanged flexibly.
  • the gripper change recording is permanently installed in the device, the latter has at least one further component which ⁇ be riding, the mechanical interface.
  • the device allows encase the object with the least ei ⁇ NEN protective cover.
  • the protective cover is set up for this purpose, the object at least partially conveyorde ⁇ CKEN, and big enough to shield the object.
  • the at least one protective cover may be mounted on the gripper module itself, on the gripper interchangeable or on another component of the device.
  • the device provides an adapter which provides a safety gripper system with obj ekteinhausung for a secure human-robot interaction.
  • the at least one movably mounted protective cover protects the person in the closed position through the
  • Gripper module seized, sharp-edged objects, which could otherwise lead to injury to persons in the workspace. Thanks to the device therefore sharp-edged or pointed objects can be safely transported through the Robo ⁇ ter.
  • the device can, for example, for the connection of
  • Gripper modules to industrial robots such as delta robot or articulated arm robot can be used.
  • the device has the advantage that it can also be used for assembly ⁇ tasks.
  • the protective cover has the advantage that objects which are not securely held by the gripper module during a movement of the robot, for example due to centrifugal forces, and which can slide out of it, can be collected.
  • the device includes a first protective cover and a first pivot, via which the first protective cover is movably mounted. A first drive is arranged to move the first protective cover.
  • the device further includes a second protective cover and a second rotary joint, via which the second protective cover is movably mounted.
  • a second drive is arranged to move the second protective cover. Both protective covers completely enclose the gripper module and the gripped object in the closed position.
  • the device includes at least one first sensor, in particular an image sensor or a Infrared-dot sensor, which is in particular mounted on the first protective cover.
  • the first sensor can also be mounted on another component of the device. In this case, however, its viewing area is possibly restricted by the object or the first protective cover. If the first sensor is an image sensor, this can also be an infrared image sensor. Furthermore, the image sensor can be equipped with optics, whereby the first sensor is designed as a camera.
  • the device includes a second sensor, which is in particular an image sensor or an infrared point sensor, which is mounted on the second protective cover.
  • a second sensor which is in particular an image sensor or an infrared point sensor, which is mounted on the second protective cover.
  • first sensor and the second sensor are image sensors, these may be, for example, CCD sensors or CMOS sensors.
  • a temperature-point sensor is suitable as the infrared-point sensor.
  • the apparatus includes a third sensor which is an infrared sensor, and is adapted for monitoring a detection area, which is RESIZE ⁇ SSER as a detection range of the first sensor.
  • the third sensor is used to monitor a larger environment or larger distances.
  • the device includes a computing unit which is set up for evaluating signals of the first sensor, wherein in particular also signals of the second and / or third sensor are processed.
  • the computing unit is furthermore set up to detect an obstacle on the basis of the signal evaluation.
  • the corresponding device of the arithmetic unit exists in ⁇ example in a suitable programming.
  • the arithmetic unit is set up for signal evaluation during the movement of the first protective cover and for driving the first drive to interrupt or reverse the movement upon detection of the obstacle.
  • This development has the advantage that it is checked at Ver ⁇ close the protective cover if unexpected objects exist in closing direction. In this case, the closing process can be stopped and the protective cover may be reopened if necessary.
  • the apparatus includes an interface having a data interface, wel ⁇ surface is in particular designed as a field bus interface, particularly for a CAN bus or a Profibus, as SERI rush interface, in particular FireWire, Ethernet or as a Profinet Connection and / or as a WLAN adapter.
  • An advantage here is the design of the data interface ⁇ as a fieldbus interface, via which the device can be connected in addition to other field devices, sensors and actuators in an industrial plant with automation equipment.
  • the interface in addition a first connector component, which provides a control ⁇ interface with a plurality of contacts which are suitable for the transmission of control signals.
  • the interface has a second connector component which has an electrical connection
  • the interface additionally has a third connector component, which provides a pneumatic interface with connections for the supply and removal of compressed air.
  • the arithmetic unit is set up to output results of the signal evaluation via the data interface. This has the advantage that the information of the sensors in the device preprocessed and compressed can be forwarded to a Darü ⁇ overlying control.
  • the first sensor and the second sensor are image sensors.
  • the arithmetic unit is set up for evaluating signals of the first sensor and the second sensor, wherein the arithmetic unit is programmed to calculate 3D image information from 2D image information of the sensors and to output the 3D image information via the data interface, in particular compressed in the form of Vek ⁇ gates.
  • the at least one Schutzabde ⁇ ckung a flat design cover or grid-shaped cover, which is made in particular of metal pipes or plastic tubes.
  • the at least one Schutzabde ⁇ ckung is padded.
  • the Minim ⁇ least a protective cover equipped with a capacitive sensor system on its surface.
  • the robot arm is equipped with the device.
  • the robot is also equipped with the device.
  • Figure 1 shows an adapter for connecting a gripper module to a robot with an open protective cover
  • Figure 2 shows the adapter of Figure 1 with a closed
  • Figure 3 shows the adapter of Figure 2, which is installed on a robot arm.
  • FIG. 1 shows an adapter 1 for connecting a gripper module 2 to a robot.
  • the gripper module 2 engages with gripping ⁇ bake 3 an object 4.
  • the gripping jaws 3 may alternatively be a gripper fingers.
  • the gripper module 2 is permanently installed in a first variant in a component 9 of the adapter 1.
  • the component 9 to a gripper exchange receptacle into which can be used under ⁇ Kunststoffliche gripper modules. 2
  • the adapter 1 thus provides a gripping device base system with which, different gripper modules adapt las ⁇ sen.
  • the component 9 has a mechanical interface, which is set up for the mechanical connection of the adapter 1 to a robot.
  • the mechanical Thomasstel ⁇ le is suitable for mounting on a flange of a robot arm.
  • FIG. 1 shows the the protective covers 5, 6 in an open position in which the gripper jaws 3 of the gripper module 2, the object 4 he can grab ⁇ .
  • a first camera 51 is mounted, which consists for example of an optics and a CCD or CMOS image sensor.
  • the images of the two cameras 51, 61 can be used to assist the gripping of the object 4 by the gripper jaws 3.
  • the control of the gripper jaws 3 is carried out by the arithmetic unit 7 or a central controller.
  • the arithmetic unit 7 transmits the camera images or a compressed evaluation of the camera images via an interface 8 to the central controller.
  • the arithmetic unit 7 can continue from the twohabil ⁇ countries of the cameras 51, 61 by means of known image processing algorithms ⁇ , for example, edge and Obj ekterkennungsalgo- algorithms to calculate a three-dimensional image information.
  • the arithmetic unit 7 can be reduced to the three-dimensional image information vectors in this case, which are transmitted via the interface of the ⁇ le 8 to the central controller.
  • a first diameter di which is the outer diameter of the component 9, is for example 50 mm to 100 mm. However, completely different values for the first diameter di are possible, for example 10 mm or 20 cm to 50 cm.
  • a second diameter d2 of the entire adapter 1 with fully opened protective covers 5, 6 is approximately twice the first diameter di, for example 100 to 200 mm. Again, completely different dimensions can be realized, for example 20 mm or 40 cm to 100 cm.
  • the processing unit 7 is, for example, egg ⁇ NEN ARM processor or a DSP processor that is suitably programmed.
  • the cameras 51, 61 can process the rule for the Men ⁇ visible light spectrum, but also as home selected from infrared cameras. They may also, depending ⁇ wells a simple infrared point sensor, for example, be a temperature sensor point.
  • the protective covers 5, 6 are, as shown in Figure 1, made of metal or plastic tubes, in the cavities cables of the cameras 51, 61 can be performed. In another variant, as shown in Figure 1, the protective covers 5, 6 may be formed flat. In both variants, the protective covers may for example have a shape of an excavator bucket, a spherical segment, a half-shell or a visor. Figure 1 shows the variant that the two protective covers are designed in the form of visors.
  • the protective covers 5, 6 may be further upholstered on its outside. In addition, the surface of the protective covers 5, 6 may be equipped with a capacitive sensor. This has the advantage that touches with other machines or persons can be detected.
  • the interface 8 has to transmit the information of the arithmetic unit 7 to a data interface which in ⁇ play, a field bus interface, such as a CAN bus, or a Profibus, a serial port, game as examples FireWire, an Ethernet or Profinet-terminal and / or a wireless adapter.
  • a field bus interface such as a CAN bus, or a Profibus
  • a serial port such as a serial port
  • FireWire such as examples FireWire
  • Ethernet or Profinet-terminal an Ethernet or Profinet-terminal and / or a wireless adapter.
  • the interface additionally includes ei ⁇ ne first connector component, which provides a control cut parts with a plurality of contacts, which are suitable for the transmission of control signals from a central controller.
  • This is example ⁇ be a 25-pin connector.
  • the interface 8 can also have a second connector component, which provides an electrical interface for connection to a load supply.
  • the load supply is, for example, a 24 volt, 230 volt or 400 volt load supply.
  • the Interface to a third connector component, which provides a pneumatic interface with connections for the supply and discharge of compressed air.
  • the adapter provides the control signals, the electrical load ⁇ supply and the compressed air advantageously for the gripper module 2 ready.
  • the compressed air or the electrical energy to drive the drives 53, 63 are ⁇ sets, which are configured for example as electric motors or pneumatic cylinders.
  • the adapter 1 can have a further sensor, which is an infrared sensor and monitors a detection area which is substantially larger than the detection areas of the cameras 51, 61.
  • the protective covers 5, 6 are closed by means of the drives 53, 63 above the gripper module 2 and the object 4.
  • the computer unit 7 evaluates camera images of the cameras 51, 61 in order to detect an obstacle in the closing direction of the protective covers 5, 6. If such an obstacle is detected, the arithmetic unit 7 interrupts the drives 53, 63 or even retracts the protective covers 5, 6 even slightly.
  • the adapter 1 is provided with intelligence.
  • FIG. 2 shows the adapter 1 from FIG. 1 after the protective covers 5, 6 over the gripper module 2 and the gripped object 4 have completely closed.
  • the gripper module and the object 4 are at least partially covered.
  • the meshes of the grid-shaped protective covers 5, 6 are so narrow that the object 4 can not fall through the meshes during a movement of the adapter 1, unless it is held securely by the gripper jaws.
  • Figure 3 shows the adapter 1 in the closed position of Figure 2, which is mounted on a hinge 11 of a robot 10.
  • the robot 10 has two arm members 12, which are connected to each other via joints 11 and are mounted on a stand 13.
  • the robot 10 may proceed its arm members 12 at a high speed without hurting people through the optionally sharp-edged object. 4
  • sufficiently narrow meshes of the protective covers or by a flat design of the protective covers as closed half-shells can be further ensured that in robot operation, even at high accelerations or centrifugal forces no risks due to flying away of the object occur.

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Abstract

Vorrichtung zur Anbindung an einen Roboter Ein Adapter 1 stellt ein Sicherheits-Greifersystem mit Objekteinhausung für eine sichere Mensch-Roboter-Interaktion bereit. Hierzu besitzt der Adapter 1 zwei Schutzabdeckungen, 6, welche ein ergriffenes Objekt 4 zumindest teilweise abdecken und ausreichend groß sind, um das Objekt 4 abzuschirmen. Das zugehörige Greifermodul 2 ist in einer ersten Variante fest im Adapter 1 eingebaut und kann in einer zweiten Variante mittels einer Greifer-Wechselaufnahme flexibel ausgetauscht werden. Die Schutzabdeckungen 5, 6 schützen den Menschen in der geschlossenen Position vor durch das Greifermodul 2 ergriffenen, scharfkantigen Objekten 4, welche andernfalls zu Verletzungen der im Arbeitsraum befindlichen Personen führen könnten. Dank der Vorrichtung können daher auch scharfkantige oder spitze Objekte 4 sicher durch den Roboter transportiert werden. Die Schutzabdeckung bietet weiterhin den Vorteil, dass Objekte 4, welche während einer Bewegung des Roboters, beispielsweise aufgrund von Fliehkräften, durch das Greifermodul 2 nicht sicher gehalten werden und aus diesem herausgleiten, aufgefangen werden können.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Anbindung an einen Roboter Laut VDI-Richtlinie 2860 handelt es sich bei Industrierobo¬ tern um universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehre¬ ren Achsen, deren Bewegungen frei programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind. Derartige Roboter lassen sich mit Greifern ausrüsten und können Handhabungs- oder Ferti- gungsaufgaben ausführen.
Aus dem Dokument "GWS Wechseln - Greiferwechselsystem", erhältlich im Internet am 23.07.2015 unter
http : //www . schunk . de/schunk_files/attachments /GWS_064_DE . pdf, ist eine Greifer-Wechselaufnahme bekannt, welche zur Aufnahme unterschiedlicher Greifermodule eingerichtet ist, wobei jedes der Greifermodule zum Halten eines Objektes eingerichtet ist.
Eine solche Greifer-Wechselaufnahme kann als Adapter an einem Roboterarm montiert werden, wodurch der Roboterarm mit unterschiedlichen Greifermodulen bestückt werden kann.
Im Rahmen der Mensch-Roboter-Kollaboration muss die Sicherheit des Menschen in der Zusammenarbeit mit dem Roboter ge- währleistet werden. Bekannt ist hierzu beispielsweise, den Roboter in einer abgesicherten Roboterzelle einzuhausen.
Durch die vorliegende Erfindung soll eine Vorrichtung zur Anbindung an einen Roboter geschaffen werden, welche eine Al- ternative zum Stand der Technik bereitstellt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung ge¬ löst, welche ein Greifermodul oder eine Greifer- Wechselaufnahme aufweist, welche zur Aufnahme des
Greifermoduls eingerichtet ist, wobei das Greifermodul zum Halten eines Objektes eingerichtet ist. Die Vorrichtung be¬ sitzt eine mechanische Schnittstelle, welche zur mechanischen Anbindung der Vorrichtung an einen Roboter eingerichtet ist. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch mindestens eine be¬ weglich montierte Schutzabdeckung, wobei die Schutzabdeckung in einer geöffneten Position ein Ergreifen eines Objektes mit dem Greifermodul erlaubt und wobei die Schutzabdeckung in ei¬ ner geschlossenen Position das Greifermodul und das Objekt zumindest teilweise abdeckt. Die Vorrichtung ist weiterhin durch mindestens einen Antrieb gekennzeichnet, welcher zum Bewegen der Schutzabdeckung von der geöffneten in die ge- schlossene Position eingerichtet ist.
In einer ersten Variante ist die Vorrichtung selbst das
Greifermodul, welches selbst die mechanische Schnittstelle aufweist. In einer zweiten Variante ist das Greifermodul fest in der Vorrichtung eingebaut, wobei letztere zumindest ein weiteres Bauteil aufweist, welches die mechanische Schnitt¬ stelle bereitstellt. In einer dritten Variante ist die Vor¬ richtung selbst die Greifer-Wechselaufnahme, in welcher das Greifermodul flexibel ausgetauscht werden kann. In einer vierten Variante ist die Greifer-Wechselaufnahme fest in der Vorrichtung eingebaut, wobei letztere zumindest ein weiteres Bauteil aufweist, welches die mechanische Schnittstelle be¬ reitstellt. Die im Folgenden genannten Vorteile müssen nicht notwendigerweise durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs erzielt werden. Vielmehr kann es sich hierbei auch um Vorteile handeln, welche lediglich durch einzelne Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen erzielt werden.
Die Vorrichtung erlaubt es, das Objekt mit der mindestens ei¬ nen Schutzabdeckung einzuhausen. Die Schutzabdeckung ist hierzu eingerichtet, das Objekt zumindest teilweise abzude¬ cken, und ausreichend groß, um das Objekt abzuschirmen.
Die mindestens eine Schutzabdeckung kann an dem Greifermodul selbst, an der Greifer-Wechselaufnahme oder an einem anderen Bauteil der Vorrichtung montiert sein. Durch die Vorrichtung wird ein Adapter geschaffen, welcher ein Sicherheits-Greifersystem mit Obj ekteinhausung für eine sichere Mensch-Roboter-Interaktion bereitstellt. Die mindes- tens eine beweglich montierte Schutzabdeckung schützt den Menschen in der geschlossenen Position vor durch das
Greifermodul ergriffenen, scharfkantigen Objekten, welche andernfalls zu Verletzungen der im Arbeitsraum befindlichen Personen führen könnten. Dank der Vorrichtung können daher auch scharfkantige oder spitze Objekte sicher durch den Robo¬ ter transportiert werden.
Die Vorrichtung kann beispielsweise zur Anbindung von
Greifermodulen an Industrieroboter, beispielsweise Delta- Roboter oder Gelenkarmroboter, eingesetzt werden. Zusätzlich hat die Vorrichtung den Vorteil, dass sie auch für Montage¬ aufgaben eingesetzt werden kann.
Die Schutzabdeckung bietet den Vorteil, dass Objekte, welche während einer Bewegung des Roboters, beispielsweise aufgrund von Fliehkräften, durch das Greifermodul nicht sicher gehalten werden und aus diesem herausgleiten, aufgefangen werden können . Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Vorrichtung eine erste Schutzabdeckung und ein erstes Drehgelenk, über welches die erste Schutzabdeckung beweglich gelagert ist. Ein erster Antrieb ist zum Bewegen der ersten Schutzabdeckung eingerichtet. Die Vorrichtung beinhaltet weiterhin eine zweite Schutz- abdeckung und ein zweites Drehgelenk, über welches die zweite Schutzabdeckung beweglich gelagert ist. Ein zweiter Antrieb ist eingerichtet zur Bewegung der zweiten Schutzabdeckung. Beide Schutzabdeckungen umschließen das Greifermodul und das ergriffene Objekt in der geschlossenen Position vollständig.
In einer Weiterbildung beinhaltet die Vorrichtung mindestens einen ersten Sensor, insbesondere einen Bildsensor oder einen Infrarot-Punktsensor, welcher insbesondere an der ersten Schutzabdeckung montiert ist.
Der erste Sensor kann zwar auch an einem anderen Bauteil der Vorrichtung montiert sein. In diesem Fall ist sein Sichtbereich jedoch gegebenenfalls durch das Objekt oder die erste Schutzabdeckung eingeschränkt. Sofern es sich bei dem ersten Sensor um einen Bildsensor handelt, kann dies auch ein Infrarot-Bildsensor sein. Weiterhin kann der Bildsensor mit einer Optik ausgestattet werden, wodurch der erste Sensor als Kamera ausgebildet wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Vorrichtung einen zweiten Sensor, welcher insbesondere ein Bildsensor oder ein Infrarot-Punktsensor ist, welcher an der zweiten Schutzabdeckung montiert ist.
Sofern der erste Sensor und der zweite Sensor Bildsensoren sind, können diese beispielsweise CCD-Sensoren oder CMOS- Sensoren sein. Als Infrarot-Punktsensor eignet sich jeweils beispielsweise ein Temperatur-Punktsensor.
In einer Weiterbildung beinhaltet die Vorrichtung einen dritten Sensor, welcher ein Infrarot-Sensor ist und zur Überwa- chung eines Erfassungsbereichs eingerichtet ist, welcher grö¬ ßer ist als ein Erfassungsbereich des ersten Sensors.
Der dritte Sensor dient zur Überwachung eines größeren Umfeldes oder größerer Entfernungen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Vorrichtung eine Recheneinheit, welche zur Auswertung von Signalen des ersten Sensors eingerichtet ist, wobei insbesondere auch Signale des zweiten und/oder dritten Sensors verarbeitet werden. Die Re- cheneinheit ist weiterhin eingerichtet zur Detektion eines Hindernisses anhand der Signalauswertung. Die entsprechende Einrichtung der Recheneinheit besteht bei¬ spielsweise in einer geeigneten Programmierung.
In einer Weiterbildung ist die Recheneinheit eingerichtet zur Signalauswertung während der Bewegung der ersten Schutzabdeckung und zur Ansteuerung des ersten Antriebs zur Unterbrechung oder Umkehrung der Bewegung bei Detektion des Hindernisses. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass bei einem Ver¬ schließen der Schutzabdeckung geprüft wird, ob unerwartete Objekte in Verschlussrichtung vorhanden sind. In diesem Fall kann der Schließvorgang gestoppt und die Schutzabdeckung gegebenenfalls wieder etwas geöffnet werden.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Vorrichtung eine Schnittstelle, welche eine Datenschnittstelle aufweist, wel¬ che insbesondere ausgestaltet ist als Feldbus-Schnittstelle, insbesondere für einen CAN-Bus oder einen Profibus, als seri- eile Schnittstelle, insbesondere FireWire, als Ethernet- oder Profinet-Anschluss und/oder als WLAN-Adapter .
Vorteilhaft ist hierbei die Ausgestaltung der Datenschnitt¬ stelle als Feldbus-Schnittstelle, über welche die Vorrichtung neben anderen Feldgeräten, Sensoren und Aktoren in einer industriellen Anlage mit Automatisierungsgeräten verbunden werden kann.
In einer Weiterbildung weist die Schnittstelle zusätzlich ei- ne erste Steckverbindungskomponente auf, welche eine Steuer¬ schnittstelle mit einer Mehrzahl von Kontakten bereitstellt, welche zur Übertragung von Steuersignalen geeignet sind. Alternativ oder ergänzend weist die Schnittstelle eine zweite Steckverbindungskomponente auf, welche eine elektrische
Schnittstelle zur Anbindung an eine Lastversorgung bereitstellt . Gemäß einer Ausführungsform weist die Schnittstelle zusätzlich eine dritte Steckverbindungskomponente auf, welche eine pneumatische Schnittstelle mit Anschlüssen zur Zufuhr und Ab¬ fuhr von Druckluft bereitstellt.
In einer Weiterbildung ist die Recheneinheit eingerichtet zur Ausgabe von Ergebnissen der Signalauswertung über die Datenschnittstelle . Dies hat den Vorteil, dass die Informationen der Sensoren in der Vorrichtung vorverarbeitet und komprimiert an eine darü¬ ber liegende Steuerung weitergeleitet werden können.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Sensor und der zweite Sensor Bildsensoren. Die Recheneinheit ist eingerichtet zur Auswertung von Signalen des ersten Sensors und des zweiten Sensors, wobei die Recheneinheit programmiert ist zur Berechnung einer 3D-Bildinformation aus 2D-Bildinformationen der Sensoren und zur Ausgabe der 3D-Bildinformation über die Datenschnittstelle, insbesondere komprimiert in Form von Vek¬ toren .
In einer Weiterbildung ist die mindestens eine Schutzabde¬ ckung eine flächig ausgebildete Abdeckung oder eine gitter- förmige Abdeckung, welche insbesondere aus Metallrohren oder Kunststoffröhren gefertigt ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist die mindestens eine Schutz¬ abdeckung eine Formgebung einer Baggerschaufel, eines Kugel- segments, einer Halbschale oder eine Visiers auf.
In einer Weiterbildung ist die mindestens eine Schutzabde¬ ckung gepolstert. Alternativ oder ergänzend ist die mindes¬ tens eine Schutzabdeckung mit einer kapazitiven Sensorik auf ihrer Oberfläche ausgestattet.
Der Roboterarm ist mit der Vorrichtung ausgerüstet. Der Roboter ist ebenfalls mit der Vorrichtung ausgerüstet. Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen verse- hen, sofern nichts anderes angegeben ist. Es zeigen:
Figur 1 einen Adapter zur Anbindung eines Greifermoduls an einen Roboter mit einer geöffneten Schutzabdeckung, Figur 2 den Adapter aus Figur 1 mit einer geschlossenen
Schutzabdeckung,
Figur 3 den Adapter aus Figur 2, welcher an einem Roboterarm installiert ist.
Figur 1 zeigt einen Adapter 1 zur Anbindung eines Greifermoduls 2 an einen Roboter. Das Greifermodul 2 greift mit Greif¬ backen 3 ein Objekt 4. Bei den Greifbacken 3 kann es sich alternativ auch um Greiferfinger handeln. Das Greifermodul 2 ist in einer ersten Variante fest in einem Bauteil 9 des Adapters 1 eingebaut. In einer zweiten Variante weist das Bauteil 9 eine Greifer-Wechselaufnahme auf, in welche unter¬ schiedliche Greifermodule 2 eingesetzt werden können. Der Adapter 1 stellt somit ein Greiferbasissystem bereit, mit welchem sich unterschiedliche Greifermodule adaptieren las¬ sen. An der dem Greifermodul 2 gegenüberliegenden Seite weist das Bauteil 9 eine mechanische Schnittstelle auf, welche zur mechanischen Anbindung des Adapters 1 an einen Roboter eingerichtet ist. Beispielsweise ist die mechanischen Schnittstel¬ le zur Montage an einem Flansch eines Roboterarms geeignet.
An dem Bauteil 9 ist ein erstes Drehgelenk 52 angeordnet, über welches eine erste Schutzabdeckung 5 beweglich gelagert ist. Ein erster Antrieb 53 ist zum Bewegen der ersten Schutz- abdeckung 5 eingerichtet. Weiterhin ist an dem Bauteil 9 ein zweites Drehgelenk 62 angeordnet, über welches eine zweite Schutzabdeckung 6 beweglich gelagert ist, welche über einen zweiten Antrieb 63 bewegt werden kann. Figur 1 zeigt die bei- den Schutzabdeckungen 5, 6 in einer geöffneten Position, in der die Greiferbacken 3 des Greifermoduls 2 das Objekt 4 er¬ greifen können. An der ersten Schutzabdeckung 5 ist eine erste Kamera 51 montiert, welche beispielsweise aus einer Optik und einem CCD- oder CMOS-Bildsensor besteht. Ebenso ist an der zweiten
Schutzabdeckung 6 eine zweite Kamera 61 montiert. Die Bilder der beiden Kameras 51, 61 können benutzt werden, um das Grei- fen des Objektes 4 durch die Greiferbacken 3 zu unterstützen. Hierzu erfolgt beispielsweise eine Bildauswertung der Kamera¬ bilder in einer Recheneinheit 7. Die Ansteuerung der Greiferbacken 3 erfolgt durch die Recheneinheit 7 oder eine zentrale Steuerung. In letzterem Fall übermittelt die Recheneinheit 7 die Kamerabilder oder eine komprimierte Auswertung der Kamerabilder über eine Schnittstelle 8 an die zentrale Steuerung. Die Recheneinheit 7 kann weiterhin aus den beiden Kamerabil¬ dern der Kameras 51, 61 mittels bekannter Bildverarbeitungs¬ algorithmen, beispielsweise Kanten- und Obj ekterkennungsalgo- rithmen, eine dreidimensionale Bildinformation berechnen. Die Recheneinheit 7 kann die dreidimensionale Bildinformation hierbei auf Vektoren reduzieren, welche über die Schnittstel¬ le 8 an die zentrale Steuerung übermittelt werden. Ein erster Durchmesser di, welcher der Außendurchmesser des Bauteils 9 ist, beträgt beispielsweise 50 mm bis 100 mm. Es sind jedoch auch gänzlich andere Werte für den ersten Durchmesser di möglich, beispielsweise 10 mm oder 20 cm bis 50 cm. Ein zweiter Durchmesser d2 des gesamten Adapters 1 mit voll- ständig geöffneten Schutzabdeckungen 5, 6 beträgt in etwa das Doppelte des ersten Durchmesser di, beispielsweise 100 bis 200 mm. Auch hier sind gänzlich andere Abmessungen realisierbar, beispielsweise 20 mm oder 40 cm bis 100 cm. Bei der Recheneinheit 7 handelt es sich beispielsweise um ei¬ nen ARM-Prozessor oder einen DSP-Prozessor, welcher geeignet programmiert ist. Die Kameras 51, 61 können das für den Men¬ schen sichtbare Lichtspektrum verarbeiten, aber auch als In- frarot-Kameras gewählt werden. Weiterhin können sie auch je¬ weils ein einfacher Infrarot-Punktsensor, beispielsweise ein Temperatur-Punktsensor sein. Die Schutzabdeckungen 5, 6 sind, wie in Figur 1 gezeigt, aus Metall- oder Kunststoffröhren gefertigt, in deren Hohlräumen Kabel der Kameras 51, 61 geführt werden können. In einer anderen Variante, als dies in Figur 1 gezeigt ist, können die Schutzabdeckungen 5, 6 flächig ausgebildet sein. In beiden Varianten können die Schutzabdeckungen beispielsweise eine Formgebung einer Baggerschaufel, eines Kugelsegments, einer Halbschale oder eines Visiers aufweisen. Figur 1 zeigt die Variante, dass die beiden Schutzabdeckungen in der Form von Visieren ausgestaltet sind. Die Schutzabdeckungen 5, 6 können weiterhin an ihrer Außenseite gepolstert sein. Zusätzlich kann die Oberfläche der Schutzabdeckungen 5, 6 mit einer kapazitiven Sensorik ausgestattet sein. Dies bietet den Vorteil, dass Berührungen mit anderen Maschinen oder mit Personen erkannt werden können.
Die Schnittstelle 8 weist zur Übertragung der Informationen der Recheneinheit 7 eine Datenschnittstelle auf, welche bei¬ spielsweise eine Feldbus-Schnittstelle, etwa für einen CAN- Bus oder einen Profibus, eine serielle Schnittstelle, bei- spielsweise FireWire, ein Ethernet- oder Profinet-Anschluss und/oder ein WLAN-Adapter ist.
In einer Variante beinhaltet die Schnittstelle zusätzlich ei¬ ne erste Steckverbindungskomponente, welche eine Steuer- schnittsteile mit einer Mehrzahl von Kontakten bereitstellt, welche zur Übertragung von Steuersignalen von einer zentralen Steuerung geeignet sind. Es handelt sich hierbei beispiels¬ weise um einen 25-poligen Steckverbinder. Die Schnittstelle 8 kann außerdem eine zweite Steckverbindungskomponente aufwei- sen, welche eine elektrische Schnittstelle zur Anbindung an eine Lastversorgung bereitstellt. Bei der Lastversorgung handelt es sich beispielsweise um eine 24 Volt-, 230 Volt- oder 400 Volt-Lastversorgung. In einer weiteren Variante weist die Schnittstelle eine dritte Steckverbindungskomponente auf, welche eine pneumatische Schnittstelle mit Anschlüssen zur Zufuhr und Abfuhr von Druckluft bereitstellt. Der Adapter stellt die Steuersignale, die elektrische Last¬ versorgung sowie die Druckluft vorteilhafterweise für das Greifermodul 2 bereit. Weiterhin kann die Druckluft oder die elektrische Energie zum Antrieb der Antriebe 53, 63 einge¬ setzt werden, welche beispielsweise als Elektromotoren oder Pneumatikzylinder ausgestaltet sind.
Der Adapter 1 kann einen weiteren Sensor aufweisen, welcher ein Infrarot-Sensor ist und einen Erfassungsbereich überwacht, welcher wesentlich größer ist als die Erfassungsberei- che der Kameras 51, 61.
Nachdem die Greiferbacken 3 das Objekt 4 ergriffen haben, werden die Schutzabdeckungen 5, 6 mittels der Antriebe 53, 63 über dem Greifermodul 2 und dem Objekt 4 geschlossen. Hierbei wertet die Recheneinnheit 7 Kamerabilder der Kameras 51, 61 aus, um ein Hindernis in Schließrichtung der Schutzabdeckungen 5, 6 zu detektieren. Sofern ein solches Hindernis detek- tiert wird, unterbricht die Recheneinheit 7 die Antriebe 53, 63 oder fährt die Schutzabdeckungen 5, 6 sogar ein wenig zu- rück. Durch das Zusammenspiel der Recheneinheit 7 mit den Ka¬ meras 51, 61 und den Antrieben 53, 63 wird der Adapter 1 mit Intelligenz versehen.
Figur 2 zeigt den Adapter 1 aus Figur 1, nachdem sich die Schutzabdeckungen 5, 6 über dem Greifermodul 2 und dem ergriffenen Objekt 4 vollständig geschlossen haben. In der geschlossenen Position wird das Greifermodul und das Objekt 4 zumindest teilweise abgedeckt. Vorteilhafterweise sind die Maschen der gitterförmigen Schutzabdeckungen 5, 6 so eng, dass das Objekt 4 während einer Bewegung des Adapters 1 nicht durch die Maschen fallen kann, sofern es durch die Greiferbacken nicht sicher gehalten wird. Figur 3 zeigt den Adapter 1 in der geschlossenen Position aus Figur 2, welcher an einem Gelenk 11 eines Roboters 10 montiert ist. Der Roboter 10 verfügt über zwei Armglieder 12, welche über Gelenke 11 miteinander verbunden sind und auf ei- nem Standfuß 13 montiert sind. Da sich in Figur 3 die Schutz¬ abdeckungen über dem ergriffenen Objekt geschlossen haben, kann der Roboter 10 seine Armglieder 12 mit hoher Geschwindigkeit verfahren, ohne Personen durch das gegebenenfalls scharfkantige Objekt 4 zu verletzen. Durch ausreichend enge Maschen der Schutzabdeckungen oder durch eine flächige Ausgestaltung der Schutzabdeckungen als geschlossene Halbschalen kann weiterhin sichergestellt werden, dass im Roboterbetrieb auch bei hohen Beschleunigungen oder Fliehkräften keine Risiken durch Wegfliegen des Objektes auftreten.
Obwohl die Erfindung durch die Ausführungsbeispiele im Detail illustriert und beschrieben wurde, ist sie nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Andere Variationen kön¬ nen vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutz- umfang der Erfindung zu verlassen. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele, Varianten, Ausführungsformen und Weiterbil¬ dungen können auch frei miteinander kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Anbindung an einen Roboter,
mit einem Greifermodul (2) oder mit einer Greifer- Wechselaufnahme, welche zur Aufnahme des Greifermoduls (2) eingerichtet ist, wobei das Greifermodul (2) zum Halten eines Objekts (4) eingerichtet ist, und
mit einer mechanische Schnittstelle, welche zur mechani¬ schen Anbindung der Vorrichtung an einen Roboter einge- richtet ist,
gekennzeichnet durch
mindestens eine beweglich montierte Schutzabdeckung (5, 6) ,
wobei die Schutzabdeckung (5, 6) in einer geöffneten Position ein Ergreifen eines Objekts (4) mit dem
Greifermodul (2) erlaubt, und
wobei die Schutzabdeckung (5, 6) in einer geschlossenen Position das Greifermodul (2) und das Objekt (4) zumin¬ dest teilweise abdeckt, und
- mindestens einen Antrieb (53, 63) , eingerichtet zum Bewe¬ gen der Schutzabdeckung (5, 6) von der geöffneten in die geschlossene Position.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
- mit einer ersten Schutzabdeckung (5) ,
mit einem ersten Drehgelenk (52), über welches die erste Schutzabdeckung (5) beweglich gelagert ist,
mit einem ersten Antrieb (53) , eingerichtet zum Bewegen der ersten Schutzabdeckung (5) ,
- mit einer zweiten Schutzabdeckung (6),
mit einem zweiten Drehgelenk (62), über welches die zweite Schutzabdeckung (6) beweglich gelagert ist,
mit einem zweiten Antrieb (63), eingerichtet zum Bewegen der zweiten Schutzabdeckung (6), und
- wobei die beiden Schutzabdeckungen (5, 6) das Greifermodul (2) und das ergriffene Objekt (4) in der geschlossenen Po¬ sition vollständig umschließen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
mit mindestens einem ersten Sensor (51), insbesondere ei¬ nem Bildsensor oder einem Infrarot-Punktsensor, welcher insbesondere an der ersten Schutzabdeckung (5) montiert ist .
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
mit einem zweiten Sensor (61), insbesondere einem Bildsensor oder einem Infrarot-Punktsensor, welcher an der zwei- ten Schutzabdeckung (6) montiert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
mit einem dritten Sensor, welcher ein Infrarot-Sensor ist und eingerichtet ist zur Überwachung eines Erfassungsbe- reichs, welcher größer ist als ein Erfassungsbereich des ersten Sensors.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5,
mit einer Recheneinheit (7), eingerichtet zur
- Auswertung von Signalen des ersten Sensors (51), wobei insbesondere auch Signale des zweiten und/oder dritten Sensors verarbeitet werden, und
Detektion eines Hindernisses anhand der Signalauswertung.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
bei der die Recheneinheit (7) eingerichtet ist zur
Signalauswertung während der Bewegung der ersten Schutzabdeckung (5) , und
Ansteuerung des ersten Antriebs (53) zur Unterbrechung oder Umkehrung der Bewegung bei Detektion des Hindernisses .
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Schnittstelle (8), welche
- eine Datenschnittstelle aufweist, ausgestaltet inbesondere als
Feldbus-Schnittstelle, inbesondere für einen CAN-Bus oder einen Profibus, serielle Schnittstelle, inbesondere Firewire,
Ethernet- oder Profinet-Anschluss , und/oder
- WLAN-Adapter .
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Schnittstelle (8) zusätzlich
eine erste Steckverbindungskomponente aufweist, welche ei¬ ne Steuerschnittstelle mit einer Mehrzahl von Kontakten bereitstellt, welche zur Übertragung von Steuersignalen geeignet sind, und/oder
eine zweite Steckverbindungskomponente aufweist, welche eine elektrische Schnittstelle zur Anbindung an eine Last¬ versorgung bereitstellt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
bei der die Schnittstelle (8) zusätzlich
eine dritte Steckverbindungskomponente aufweist, welche eine pneumatische Schnittstelle mit Anschlüssen zur Zufuhr und Abfuhr von Druckluft bereitstellt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7 und 8, 9 oder 10, bei der die Recheneinheit (7) eingerichtet ist zur
Ausgabe von Ergebnissen der Signalauswertung über die Datenschnittstelle .
12. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 11,
bei der der erste Sensor (51) und der zweite Sensor (61) ein Bildsensoren sind, und
bei der die Recheneinheit (7) eingerichtet ist zur
- Auswertung von Signalen des ersten Sensors (51) und des zweiten Sensors (61), wobei die Recheneinheit (7) pro¬ grammiert ist zur Berechnung einer 3D-Bildinformation aus 2D-Bildinformationen der Sensoren (51, 61), und Ausgabe der 3D-Bildinformation über die Datenschnitt- stelle, inbesondere komprimiert in Form von Vektoren.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die mindestens eine Schutzabdeckung (5, 6) eine flächig ausgebildete Abdeckung ist, oder eine gitterförmige Abdeckung ist, welche insbesondere aus
Metallrohren oder Kunststoffröhren gefertigt ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der die mindestens eine Schutzabdeckung (5, 6) eine Formgebung einer Baggerschaufel, eines Kugelsegments, ei¬ ner Halbschale oder eines Visiers aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die mindestens eine Schutzabdeckung (5, 6)
gepolstert ist, und/oder
mit einer kapazitiven Sensorik auf ihrer Oberfläche ausgestattet ist.
16. Roboterarm, ausgerüstet mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
17. Roboter, ausgerüstet mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
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