DE102020125583A1

DE102020125583A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer auf einen Körper wirkenden Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen und Verfahren zur Ansteuerung der Bewegung eines Körpers

Info

Publication number: DE102020125583A1
Application number: DE102020125583.7A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Susemihl; David Reger; Kevin Deutmarg; Till Staude
Original assignee: Neura Robotics GmbH
Current assignee: Neura Robotics De GmbH
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2022-03-31
Also published as: EP4222465A1; US20230366761A1; TWI819382B; TW202218840A; JP2023543845A; WO2022069224A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung einer auf einen Körper (3), insbesondere einen Manipulator, wirkenden Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) mit-wenigstens einem Sensorelement (1, 2) zur Anbringung auf der Oberfläche (3.1) des Körpers (3), welches wenigstens drei Einzelsensorelemente (1.3) umfasst, wobei jedes Einzelsensorelement (1.3) zur Ermittlung einer Einzelkraft in einer Richtung ausgebildet ist, oder welches wenigstens ein Einzelsensorelement (1.3) umfasst, welches zur Ermittlung einer Einzelkraft in drei Raumrichtungen ausgebildet ist,- und einer Auswerte-/Steuereinheit (6), welche die von jedem Einzelsensorelement (1.3) ermittelte Einzelkraft erfasst und welche dazu ausgebildet ist, die auf das Sensorelement (1, 2) wirkende Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) durch Projektion der Einzelkräfte auf einen virtuellen Punkt (1.2, 2.2) des Sensorelements (1, 2) zu berechnen.Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung einer auf einen Körper (3) wirkenden Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen sowie ein Verfahren zur Ansteuerung der Bewegung eines Körpers (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer auf einen Körper wirkenden Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen sowie ein Verfahren zur Ansteuerung der Bewegung eines Körpers.
Zum Programmieren sowie zum Einrichtbetrieb von Körpern, insbesondere Manipulatoren wie beispielsweise Industrierobotern oder Cobots, ist eine manuelle Bewegung dieser Körper durch Aufbringen einer Kraft auf den Körper selbst oder auf ein entsprechendes Eingabegerät an dem Körper erforderlich. Dabei ist bei vielen Anwendungen die Sensitivität oder Feinfühligkeit des jeweiligen Eingabegeräts zum Ausführen der Bewegung ein limitierender Faktor. Darüber hinaus weisen aktuelle Lösungen bedingt durch das Messprinzip zur Erfassung einer Kraft eine von der Stellung des Körpers abhängige Sensitivität auf.
Da Manipulatoren häufig diverse Freiheitsgrade aufweisen, ist die simultane Ansteuerung all dieser Achsen in interpolierten, kartesischen Bewegungen in allen sechs Freiheitsgraden (X, Y, Z, Ry, Ry, Rz) von großer Bedeutung, um den Programmierprozess schnell und intuitiv zu gestalten. Aktuelle Lösungen können dies bisher nicht abbilden.
Bekannt ist derzeit, die Motorströme, welche zur Bewegung einzelner Achsen eines Körpers, insbesondere Manipulators, erforderlich sind, zu messen und die jeweils an den Achsen anliegenden Drehmomente daraus zu berechnen. Durch Subtraktion der benötigten Haltemomente können Änderungen, die durch auf die Achsen aufgebrachte Kräfte entstehen, errechnet und in Folgebewegungen umgewandelt werden. Nachteilig dabei ist jedoch, dass die auf den Körper eingebrachten Kräfte lediglich indirekt gemessen werden. In Abhängigkeit von der Stellung des Körpers, insbesondere Manipulators, können unterschiedlich große Hebelwirkungen entstehen, die die Sensitivität der Lösung inhomogen über den Arbeitsraum verteilen.
Alternativ ist es auch bekannt, die Drehmomente an den jeweiligen Achsen durch in den Achsen verbaute Drehmomentsensoren direkt zu messen und Änderungen des Drehmoments, die durch auf die Achsen aufgebrachte Kräfte entstehen, in Folgebewegungen umzusetzen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch ebenfalls, dass die auf den Körper eingebrachten Kräfte lediglich indirekt gemessen werden und in Abhängigkeit von der Stellung des Körpers, insbesondere Manipulators, unterschiedlich große Hebelwirkungen entstehen können. Darüber hinaus müssen an jeder Achse Drehmomentsensoren angebracht werden, was zu hohen Kosten führen kann.
Weiterhin ist auch bekannt, an dem Körper 3D-Joysticks anzubringen, um in Freiheitsgraden begrenzte Bewegungen ausführen zu können. Dabei können jedoch nur einzelne kartesische Richtungen gleichzeitig angesteuert werden, was die Bewegungsmöglichkeiten stark einschränkt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer auf einen Körper wirkenden Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen sowie insbesondere beruhend darauf ein Verfahren zur Ansteuerung eines Körpers bereitzustellen, mittels welcher die auf den Körper eingebrachten Kräfte derart erfasst werden können, dass ein Einlern- oder Programmierprozess des Körpers auf einfache Art und Weise ermöglicht wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Ermittlung einer auf einen Körper wirkenden Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Verfahren zur Ermittlung einer auf einen Körper wirkenden Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 sowie ein Verfahren zur Ansteuerung der Bewegung eines Körpers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung einer auf einen Körper, insbesondere einen Manipulator wie beispielsweise einen Industrieroboter oder einen Cobot, wirkenden Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen weist wenigstens ein Sensorelement zur Anbringung auf der Oberfläche des Körpers auf, welches wenigstens drei Einzelsensorelemente umfasst, wobei jedes Einzelsensorelement zur Ermittlung einer Einzelkraft in einer Richtung ausgebildet ist, oder welches wenigstens ein Einzelsensorelement umfasst, welches zur Ermittlung einer Einzelkraft in drei Raumrichtungen ausgebildet ist, und umfasst weiterhin eine Auswerte-/Steuereinheit, welche die von jedem Einzelsensorelement ermittelte Einzelkraft erfasst und welche dazu ausgebildet ist, die auf das Sensorelement wirkende Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen durch Projektion der Einzelkräfte auf einen virtuellen Punkt des Sensorelements zu berechnen. Dadurch, dass das Sensorelement ausgebildet und geeignet ist, auf der Oberfläche des Körpers angebracht zu werden, wird eine direkte Messung der auf den Körper eingebrachten Kräfte, insbesondere direkt an der Stelle, an welcher die Kraft eingebracht wird, ermöglicht. Ist genau ein Sensorelement auf der Oberfläche des Körpers angeordnet, entspricht die auf das Sensorelement wirkende Kraft der auf den Körper wirkenden Kraft.
Bei Verwendung von Einzelsensorelementen, welche zur Ermittlung einer Einzelkraft in drei Raumrichtungen ausgebildet sind, ist bereits ein einziges Einzelsensorelement ausreichend. Bei Verwendung von Einzelsensorelementen, welche zur Ermittlung einer Einzelkraft in einer Richtung ausgebildet sind, werden wenigstens drei Einzelsensorelemente in einem Sensorelement angeordnet, wobei vorzugsweise die Richtungen, in welche die drei Einzelsensorelemente eine Einzelkraft bestimmen, jeweils senkrecht zueinander angeordnet sind, um eine Ermittlung der Kraft in drei Raumrichtungen auf einfache Art und Weise ermöglichen zu können.
Vorzugsweise umfasst jedes Sensorelemente mehrere, vorzugsweise wenigstens 15, besonders bevorzugt wenigstens 20, Einzelsensorelemente, wodurch die Genauigkeit der Bestimmung der auf das Sensorelement wirkenden Kraft erhöht werden kann.
Vorteilhafterweise sind die Einzelsensorelemente in einem Raster oder einer polaren Anordnung angeordnet, was die Bestimmung der auf das Sensorelement wirkenden Kraft vereinfachen kann. Wesentlich ist dabei insbesondere, dass die relative geometrische Anordnung der Einzelsensorelemente zueinander bekannt ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Einzelsensorelemente jedes Sensorelements wenigstens zwei Gruppen von Einzelsensorelementen aufweist, welche unabhängig voneinander auswertbar sind. Dies ermöglicht eine redundante Auswertung, um Sicherheitsanforderungen genügen zu können.
Vorzugsweise sind die Einzelsensorelemente jeder Gruppe in jeweils einem Raster oder einer polaren Anordnung angeordnet, wobei vorzugsweise die Raster oder die polaren Anordnungen ineinandergreifend angeordnet sind und beispielsweise nach Art eines Schachbretts ausgestaltet sind. Dadurch kann eine besonders gute Redundanz erreicht werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung wenigstens zwei Sensorelemente, welche vorzugsweise in einem Abstand zueinander, besonders bevorzugt auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Oberfläche des Körpers, angeordnet sind. Durch eine Verwendung mehrerer Sensorelemente kann es ermöglicht werden, durch Kombination der auf die Sensorelementen ermittelten wirkenden Kräfte in wenigstens drei Raumrichtungen die auf den Körper wirkenden Kräfte in sechs Raumrichtungen, also die wirkenden Kräfte und Drehmomente, zu bestimmen.
Vorzugsweise sind die Sensorelemente unabhängig voneinander auswertbar, wodurch eine weitere Redundanz erreicht werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Sensorelement eine relativ zum Sensorelement frei gelagerte Abdeckung auf. Eine derartige Abdeckung kann eine Bestimmung der auf das Sensorelement wirkenden Kräfte in sechs Raumrichtungen ermöglichen.
Vorzugsweise ist das Sensorelement aus einem flexiblen Material gefertigt, welches insbesondere nach Art einer Haut auf den Körper aufbringbar ist. Ein flexibles Material erlaubt die Anbringung der Sensorelemente auch auf komplexen Körpergeometrien. Das Aufbringen nach Art einer Haut weist den Vorteil auf, dass die Sensorelemente platzsparend angeordnet werden können und zudem die Bedienung und Handhabung vereinfacht werden kann. Eine Ausgestaltung der Sensorelemente nach Art einer künstlichen, taktilen Haut ermöglicht einen intuitiven und schnellen Programmier-, Einricht- oder Einlernprozess.
Vorteilhafterweise umfasst die Auswerte-/Steuereinheit einen Regler, in welchen die auf den Körper wirkende Kraft als Istwert einbringbar ist. Der Regler ermöglicht eine möglichst gute Umsetzung der aufgebrachten Kraft in eine entsprechende Folgebewegung des Körpers.
Ein erfindungsgemäßer Körper, insbesondere Manipulator, vorzugsweise Industrieroboter oder Cobot, weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung auf, wobei das wenigstens eine Sensorelement, vorzugsweise die wenigstens zwei Sensorelemente, auf der Oberfläche des Körpers angeordnet sind. Das Anbringen des Sensorelements auf der Oberfläche des Körpers ermöglicht eine direkte Bestimmung der eingebrachten Kraft. Dabei kann der Körper zum Programmieren oder zum Einrichten oder Einlernen von Bewegungen auf einfache Art und Weise manuell bewegt werden, indem der Körper angefasst und in die gewünschten Richtungen durch Aufbringen einer Kraft auf den Körper selbst verschoben wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine Vielzahl von Sensorelementen auf der Oberfläche des Körpers angeordnet, wobei diese insbesondere einen Großteil der Oberfläche, vorzugsweise die gesamte Oberfläche, des Körpers bedecken, wobei vorzugsweise die Sensorelemente aus einem flexiblen Material gefertigt sind, welches insbesondere nach Art einer Haut auf den Körper aufbringbar sind. Ist die Oberfläche des Körpers großflächig mit Sensorelementen bedeckt, kann sich die Handhabung vereinfachen und besonders intuitiv gestalten lassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung einer auf einen Körper, insbesondere einen Manipulator, beispielsweise einen Industrieroboter oder Cobot, wirkenden Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen mit wenigstens einem auf der Oberfläche des Körpers angebrachten Sensorelement, welches wenigstens drei Einzelsensorelemente umfasst, wobei jedes Einzelsensorelement zur Ermittlung einer Einzelkraft in einer Richtung ausgebildet ist, oder welches wenigstens ein Einzelsensorelement umfasst, welches zur Ermittlung einer Einzelkraft in drei Raumrichtungen ausgebildet ist, und einer Auswerte-/Steuereinheit, weist die Schritte auf:

- Ermittlung jeder auf jedes Einzelsensorelement wirkenden Einzelkraft,
- Berechnung der auf das Sensorelement wirkenden Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen durch Projektion der Einzelkräfte auf einen virtuellen Punkt des Sensorelements.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens sind wenigstens zwei Sensorelemente auf der Oberfläche des Körpers in einem Abstand zueinander angeordnet, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden:

- Ermittlung jeder auf jedes Einzelsensorelement wirkende Einzelkraft für jedes Sensorelement,
- Berechnung der auf das Sensorelement wirkenden Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen durch Projektion der Einzelkräfte auf einen virtuellen Punkt des Sensorelements für jedes Sensorelement,
- Berechnung der auf den Körper wirkenden Kräfte und Drehmomente durch Projektion der auf die Sensorelemente wirkenden Kräfte auf einen virtuellen Punkt des Körpers, welcher insbesondere im Raum beabstandet zu den Sensorelementen, insbesondere zur Messfläche der Sensorelemente, ist.

Vorteilhafterweise erfolgt die Ermittlung der auf einen Körper wirkenden Kraft unabhängig voneinander mittels zweier Gruppen von Einzelsensorelementen. Dadurch wird eine Redundanz ermöglicht, die eine Sicherheitsfunktion darstellt.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren weitergebildet zu einem Verfahren zur Ansteuerung der Bewegung eines Körpers, insbesondere eines Manipulators, beispielsweise eines Industrieroboters oder Cobots, mit den Schritten:

- Ermittlung der auf den Körper wirkenden Kraft mit einem erfindungsgemäßen Verfahren,
- Einbringen der auf den Körper wirkenden Kraft als Istwert in einen Regler,
- Vergleich des Istwerts mit einem Sollwert des Reglers,
- Ermittlung einer Stellgröße für eine Bewegungssteuerung zur Erreichung des Sollwerts.

Vorteilhafterweise werden in dem Regler Störgrößen berücksichtigt, wodurch auch bei Störeinflüssen die gewünschte Bewegung durchgeführt werden kann.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren weitergebildet zu einem Verfahren zur Ansteuerung der Bewegung eines Körpers, insbesondere eines Manipulators, beispielsweise eines Industrieroboters oder Cobots, mit den Schritten:

- Ermittlung der auf den Körper wirkenden Kraft mit einem erfindungsgemäßen Verfahren,
- Vergleich der ermittelten Kraft mit einem vorgegebenen minimalen Kraftwert und/oder einem maximalen Kraftwert,
- Freigabe der Bewegung des Körpers, sofern die ermittelte Kraft größer als der minimale Kraftwert und/oder kleiner als der maximale Kraftwert ist.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren weitergebildet zu einem Verfahren zur Ansteuerung der Bewegung eines Körpers, insbesondere eines Manipulators, beispielsweise eines Industrieroboters oder Cobots, mit den Schritten:

- Ermittlung der auf den Körper wirkenden Kraft mit einem erfindungsgemäßen Verfahren in Abhängigkeit von der Zeit,
-Erkennen von Mustern der auf den Körper wirkenden Kraft für Eingabe- und/oder Ansteuerbefehle.

Ein derartiges Verfahren ermöglicht die Eingabe von Eingabe- und/oder Ansteuerbefehlen an die Auswerte-/Steuereinheit. Die Muster können ein beliebiges Kraftprofil aufweisen, beispielsweise zweimaliges Tippen innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums, und können einen in der Auswerte-/Steuereinheit hinterlegten, vorprogrammierten Befehl zur Folge haben, beispielsweise das Speichern der aktuellen Stellung des Körpers, insbesondere des Manipulators, oder können die Bedienung von an dem Körper befestigten Zubehör, beispielsweise Eingabetastaturen oder Bedienfeldern, freigeben.
Die Erfindung wird anhand der in den folgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele ausführlich erläutert. Es zeigen

1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Sensorelementen,
2 eine schematische Darstellung eines Reglers der Vorrichtung gemäß 1,
3 eine schematische Darstellung von Freigabeschaltstufen für die Vorrichtung gemäß 1,
4 eine schematische perspektivische Darstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Sensorelement und
5 eine schematische Darstellung eines Musters der auf den Körper 3 wirkenden Kraft für einen Ansteuerbefehl.

1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Ermittlung einer auf einen Körper 3 wirkenden Kraft F in wenigstens drei Raumrichtungen Fx, Fy, Fz mit wenigstens einem, im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit zwei Sensorelementen 1, 2 zur Anbringung auf einer Oberfläche 3.1 des Körpers 3 und einer Auswerte-/Steuereinheit 6.
Bei dem dargestellten Körper 3 kann es sich um ein Teilsegment, beispielsweise einen Arm oder einen Abschnitt eines Arms, eines Manipulators, beispielsweise eines Industrieroboters oder eines Cobots, handeln. Der Körper 3 kann jede erdenkliche Form aufweisen und weiterhin selbstverständlich relativ zueinander bewegbare Komponenten aufweisen. Der Körper 7 umfasst eine Antriebseinheit 7, mittels welcher der Körper 7 entweder relativ zu anderen Komponenten oder relativ zum Boden, bewegbar ist. Beispielsweise ist mittels der Antriebseinheit 7 der als Teilsegment eines Arms eines Manipulators ausgebildeter Körper 3 gegen ein weiteres Teilsegments des Arms des Manipulators verdrehbar und/oder verkippbar. Die Ansteuerung der Antriebseinheit 7 kann mittels der Auswerte-/Steuereinheit 6 erfolgen, welche entweder in oder an dem Körper 3 angeordnet oder als separate Einheit ausgebildet sein kann.
Die Sensorelemente 1, 2 weisen jeweils eine Messfläche 1.1, 2.1 auf, welche - wie beispielhaft für das Sensorelement 1 dargestellt - welches Einzelsensorelemente 1.3 umfasst. Die Einzelsensorelemente 1.3 sind entweder zur Ermittlung einer Einzelkraft in einer Richtung, in der Regel senkrecht zur Oberfläche des Einzelsensorelements 1.3, oder Ermittlung einer Einzelkraft in drei Raumrichtungen ausgebildet. Bei Verwendung eines Einzelsensorelements 1.3, welches zur Ermittlung einer Einzelkraft in drei Raumrichtungen ausgebildet ist, weisen die Sensorelemente 1, 2 jeweils mindestens eines der Einzelsensorelemente 1.3, vorzugsweise mehrere Einzelsensorelemente 1.3, auf. Bei Verwendung von Einzelsensorelementen 1.3, welche zur Ermittlung einer Einzelkraft in einer Richtung ausgebildet sind, weisen die Sensorelemente 1, 2 jeweils wenigstens drei der Einzelsensorelemente 1.3, vorzugsweise mehrere Einzelsensorelemente 1.3, auf.
In einer bevorzugten, optionalen Ausführungsform weisen die Sensorelemente 1, 2 wenigstens 15, beispielsweise 16 in einem 4x4-Raster angeordnete, besonders bevorzugt wenigstens 20, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 24 Einzelsensorelemente 1.3 auf. Eine größere Anzahl von Einzelsensorelementen 1.3 kann, unabhängig davon, ob das Einzelsensorelement 1.3 die Kraft in einer oder in drei Raumrichtungen ermittelt, die Auflösung verbessern.
Die Einzelsensorelemente 1.3 sind vorzugsweise in einem Raster oder einer polaren Anordnung angeordnet, beispielsweise wie in den Figuren dargestellt in Reihen und Spalten mit gleichem Rastermaß. Für die Auswertung wesentlich ist insbesondere, die relative Ausrichtung der Einzelsensorelemente 1.3 zueinander zu kennen.
Für jedes Sensorelement 1, 2 kann die auf das Sensorelement 1, 2 wirkende Kraft in drei Raumrichtungen Fx, Fy, Fz derart ermittelt werden, dass eine Projektion der auf die Einzelsensorelemente 1.3 wirkenden Kräfte auf einen virtuellen Punkt 1.2, 2.2 des Sensorelements 1, 2 vorgenommen wird, insbesondere mittels der Auswerte-/Steuereinheit 6. Der virtuelle Punkt 1.2, 2.2 liegt dabei insbesondere auf der Messfläche 1.1, 2.1, beispielsweise zentral. Durch Berücksichtigung der Lage eines einzelnen der Einzelsensorelemente 1.3 relativ zu dem virtuellen Punkt 1.2, 2.2 und Auswertung der Absolutbeträge der auf die auf die Einzelsensorelemente 1.3 wirkenden Einzelkräfte kann die auf das Sensorelement 1, 2 insbesondere an dem virtuellen Punkt 1.2, 2,2 wirkende Kraft in drei Raumrichtungen, also insbesondere die drei Kraftkomponenten Fx, Fy, Fz, bestimmt werden.
Jedes der beiden zuvor beschriebenen Sensorelemente 1, 2 ermöglicht eine Ermittlung der auf das Sensorelemente 1, 2 und dadurch auch auf den Körper 3 wirkenden Kraft in drei Raumrichtungen.
Bei einem Verfahren zur Ermittlung einer auf den Körper 3, insbesondere einen Manipulator, wirkenden Kraft in mindestens drei Raumrichtungen mit genau einem auf der Oberfläche 3.1 des Körpers 3 angebrachten Sensorelement 1, 2, welches wenigstens drei Einzelsensorelemente 3.1 umfasst, wobei jedes Einzelsensorelement 1.3 zur Ermittlung einer Einzelkraft in einer Richtung ausgebildet ist, oder welches wenigstens ein Einzelsensorelement 1.3 umfasst, welches zur Ermittlung einer Einzelkraft in drei Raumrichtungen ausgebildet ist,
und einer Auswerte-/Steuereinheit 6, können dann folgende Schritte durchgeführt werden: Zunächst wird jede auf jedes Einzelsensorelement 1.3 wirkenden Einzelkraft ermittelt. Anschließend wird die auf das Sensorelement 1, 2 wirkenden Kraft in drei Raumrichtungen Fx, Fy, Fz durch Projektion der Einzelkräfte auf einen virtuellen Punkt 1.2, 2.2 des Sensorelements 1, 2 berechnet.
Durch eine kombinierte Auswertung der beiden Sensorelemente 1, 2, welche beispielsweise wie in 1 dargestellt, auf gegenüberliegenden Seiten der Oberfläche 3.1 des Körpers 3 angeordnet sein können, kann auf einfache Art und Weise eine Ermittlung der auf den Körper 3 wirkenden Kraft nicht nur in drei, sondern in sechs Raumrichtungen, d.h. die wirkenden Kräfte Fx, Fy, Fz und die wirkenden Drehmomente Mx, My, Mz, ermittelt werden. Die Sensorelemente 1, 2 können in einem Abstand A zueinander angeordnet sein, wobei das Sensorelement 1 den Abstand a zu einem virtuellen Punkt 4 des Körpers 3 und das Sensorelement 2 einen Abstand b zu dem virtuellen Punkt 4 des Körpers 3 aufweisen kann. Vorzugsweise entspricht der Abstand A der Summe der Abstände a und b. Zur Ermittlung der auf den Körper 3 wirkenden Kraft in sechs Raumrichtungen wird eine Projektion der auf die Sensorelemente 1, 2 wirkenden Kräfte auf den virtuellen Punkt 4 des Körpers 3, insbesondere mittels der Auswerte-/Steuereinheit 6 vorgenommen. Da der virtuelle Punkt 4 nicht in der Messfläche 1.1, 2.1 der Sensorelemente 1, 2, sondern beabstandet dazu liegt, können durch Berücksichtigung der Lage der einzelnen der Einzelsensorelemente 1.3 relativ zu dem virtuellen Punkt 4 und Auswertung der Absolutbeträge der auf die auf die Einzelsensorelemente 1.3 wirkenden Einzelkräfte neben den in drei Raumrichtungen wirkenden Kräften Fx, Fy, Fz auch die um die Achsen wirkenden Drehmomente Mx, My, Mz bestimmt werden.
Bei einem Verfahren zur Ermittlung einer auf den Körper 3, insbesondere einen Manipulator, wirkenden Kraft in mindestens drei, vorzugsweise in sechs, Raumrichtungen mit wenigstens zwei auf der Oberfläche 3.1 des Körpers 3 zueinander beabstandet angebrachten Sensorelementen 1, 2 , welche jeweils wenigstens drei Einzelsensorelemente 3.1 umfassen, wobei jedes Einzelsensorelement 1.3 zur Ermittlung einer Einzelkraft in einer Richtung ausgebildet ist, oder welche jeweils wenigstens ein Einzelsensorelement 1.3 umfassen, welches zur Ermittlung einer Einzelkraft in drei Raumrichtungen ausgebildet ist, und einer Auswerte-/Steuereinheit 6, können dann folgende Schritte durchgeführt werden: Zunächst wird für jedes Sensorelement 1, 2 jede auf jedes Einzelsensorelement 1.3 wirkenden Einzelkraft ermittelt. Anschließend wird die auf das Sensorelement 1, 2 wirkenden Kraft in drei Raumrichtungen durch Projektion der Einzelkräfte auf einen virtuellen Punkt 1.2, 2.2 des Sensorelements 1, 2 berechnet. Schließlich werden die auf den Körper 3 wirkenden Kräfte Fx, Fy, Fz, und Drehmomente Mx, My, Mz durch Projektion der auf die Sensorelemente 1, 2 wirkenden Kräfte auf einen virtuellen Punkt 4 des Körpers 3, welcher insbesondere im Raum beabstandet zu den Sensorelementen 1, 2 ist, berechnet.
Eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit zur Ermittlung der auf den Körper 3 wirkenden Kraft nicht nur in drei, sondern in sechs Raumrichtungen, wird anhand von 4 erläutert. Das dort dargestellte Sensorelement 1 unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Sensorelement 1 dadurch, dass es eine relativ zum Sensorelement 1 frei gelagerte Abdeckung 1.4 aufweist, welche insbesondere parallel zur Messfläche 1.2 angeordnet ist. Die Abdeckung 1.4 kann beispielsweise an der Oberfläche 1.3 des Körpers fixiert angeordnet sein, relativ zum Sensorelement 1 und insbesondere zur Messfläche 1.2 jedoch bewegbar sein. Ein Benutzer greift somit an der Außenfläche der Abdeckung 1.4 an, die Abdeckung 1.4 ist jedoch mit den Einzelsensorelementen 1.3 verbunden, so dass die auf die Abdeckung 1.4 ausgeübte Kraft über die Rückseite der Abdeckung 1.4 auf die Einzelsensorelemente 1.3 übertragen wird. Der virtuelle Punkt 1.2 liegt beabstandet zur Außenfläche der Abdeckung 1.4 in der Messfläche 1.2, wodurch eine Ermittlung nicht nur der drei Kraftkomponenten Fx, Fy, Fz in drei Raumrichtungen, sondern zusätzlich die wirkenden Drehmomente Mx, My, Mz ermöglicht wird.
Bei einem Verfahren zur Ermittlung einer auf den Körper 3, insbesondere einen Manipulator, wirkenden Kraft in mindestens drei Raumrichtungen mit einem auf der Oberfläche 3.1 des Körpers 3 angebrachten Sensorelement 1 insbesondere gemäß 4, welches wenigstens ein Einzelsensorelement 1.3, welches zur Ermittlung einer Einzelkraft in drei Raumrichtungen ausgebildet ist, oder wenigstens drei Einzelsensorelemente, welche zur Ermittlung einer Einzelkraft in einer Richtungen ausgebildet ist, sowie eine relativ zum Sensorelement 1 frei gelagerte Abdeckung 1.4 umfasst, und einer Auswerte-/Steuereinheit 6, können dann folgende Schritte durchgeführt werden: Zunächst wird jede auf jedes Einzelsensorelement 1.3 wirkenden Einzelkraft ermittelt. Anschließend wird die auf das Sensorelement 1, 2 wirkenden Kraft in drei Raumrichtungen durch Projektion der Einzelkräfte auf einen virtuellen Punkt 1.2 des Sensorelements 1, 2 berechnet, wobei der Abstand zwischen der Abdeckung 1.4 und der Messfläche 1.1 berücksichtigt wird.
1 zeigt die Sensorelemente 1, 2 als planare Sensorelemente 1, 2, welche zur Vereinfachung der Darstellung in nicht realistischer Weise tangential an der gewölbten Oberfläche 3.1 des Körpers 3 dargestellt sind. Bevorzugt passen sich die Sensorelemente 1, 2 der Oberfläche 3.1 des Körpers 3 an. Besonders vorteilhaft können die Sensorelemente 1, 2 aus einem flexiblen Material gefertigt sein. Vorteilhafterweise sind die Sensorelemente 1, 2 nach Art einer künstlichen, taktilen Haut auf den Körper 3 aufbringbar. Dabei kann eine Vielzahl von Sensorelementen 1, 2 auf der Oberfläche 3.1 des Körpers 3 angeordnet sein und insbesondere einen Großteil der Oberfläche 3.1, vorzugsweise die gesamte Oberfläche 3.1, des Körpers 3 bedecken.
Zur Ansteuerung der Bewegung des Körpers 3 wird vorzugsweise basierend auf der auf den Körper einwirkenden Kraft eine Stellgröße ermittelt, welche die Antriebseinheit 7 in eine entsprechende Bewegung des Körpers 3 in Richtung der einwirkenden Kraft umsetzt. Vorzugsweise ist dazu ein Regler 5 insbesondere in der Auswerte-/Steuereinheit 6 vorgesehen, welcher in 2 schematisch dargestellt ist. Der Regler 5 ist dazu vorgesehen, auf Basis der Änderung des Kräftegleichgewichts des Körpers 3 eine Folgebewegung des Körpers 3 in Richtung des Kräfteungleichgewichts durchzuführen. Der Regler 5 kann dazu eine Regelstrecke 5.3 und eine Regeleinrichtung 5.4 umfassen, wobei in die Regeleinrichtung 5.4 als Eingangswert eine Regeldifferenz 5.8 eingeht, die sich aus einem Istwert 5.1 und einem Sollwert 5.6 in einem Vergleichsglied 5.7 ergibt. Der Istwert 5.1 entspricht insbesondere der auf den Körper 3 wirkenden Kraft, welche mithilfe der Sensorelemente 1, 2 ermittelt wurde. Der Sollwert 5.6 kann beispielsweise durch das Kräftegleichgewicht definiert sein. Die Regelstrecke 5.3 liefert als Resultat eine Regelgröße 5.2, welche die Stellgröße für die Antriebseinheit 7 vorgeben kann. In der Regelstrecke 5.3 können Störgrößen 5.5 berücksichtigt werden. Die anschließend durchgeführte Bewegung des Körpers kann beispielsweise eine lineare Bewegung oder eine Drehbewegung sein. Der Mittelpunkt der Bewegung kann durch eine kinematische Transformation an beliebige Punkte des Körpers 3 gelegt werden, beispielsweise an den virtuellen Punkt 4, aber auch an andere Punkte. Dabei ermöglichen die Auswerte-/Steuereinheit 6 und die Antriebseinheit 7 das Feststellen einer oder mehrerer Raumrichtungen, so dass gezielte Bewegungen in gewünschte Raumrichtungen durchgeführt werden können.
Im Anschluss an jedes der beschriebenen Verfahren zur Ermittlung der auf den Körper 3 wirkenden Kraft können somit beispielsweise anschließend die auf den Körper wirkenden Kräfte als Istwerte 5.1 in den Regler 5 eingebracht werden, die Istwerte 5.1 mit dem Sollwert 5.6 verglichen werden und eine Stellgröße für eine Bewegungssteuerung zur Erreichung des Sollwerts 5.6 ermittelt werden, um ein Verfahren zur Ansteuerung der Bewegung des Körpers 3 bereitzustellen. Bei diesem Verfahren zur Ansteuerung der Bewegung des Körpers 3 können in dem Regler 5 auch Störgrößen 5.5, insbesondere in der Regelstrecke 5.3, berücksichtigt werden.
Die Daten- und Signalübertragung zwischen sämtlichen Komponenten kann kabelgebunden oder drahtlos erfolgen.
Bei jeder der beschriebenen Berechnungen können zur Auswertung sämtliche Einzelsensorelemente 1.3 herangezogen werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Einzelsensorelemente 1.3 in zwei Gruppen von Einzelsensorelementen 1.3', 1.3'' aufzuteilen, wobei die Gruppe der Einzelsensorelemente 1.3', welche in 1 zur Illustration ohne Schraffur dargestellt ist, unabhängig von der Gruppe der Einzelsensorelemente 1.3'', welche in 1 zur Illustration mit Schraffur dargestellt ist, ausgewertet werden kann, beispielsweise, um eine redundante Auswertung zu ermöglichen. Die Einzelsensorelemente 1.3', 1.3'' in jeder Gruppe sind vorzugsweise jeweils in einem Raster oder einer polaren Anordnung angeordnet, wobei insbesondere die Raster oder die polaren Anordnungen ineinandergreifend angeordnet sind, beispielsweise nach Art eines Schachbretts (vgl. 1 oder 4). Bei mehreren Sensorelementen 1, 2 ist auch eine separierte und/oder unabhängige Auswertung jedes Sensorelements 1, 2 möglich, um einen zusätzlichen Plausibilitätscheck durchführen zu können und beispielsweise zu prüfen, ob an jedem der Sensorelemente 1, 2 eine Kraft anliegt und/oder um eine weitere Redundanz zu ermöglichen.
Bei jedem der beschriebenen Verfahren zur Ermittlung einer auf den Körper 3 wirkenden Kraft kann somit die Ermittlung der auf den Körper wirkenden Kraft unabhängig voneinander mittels zweier Gruppen von Einzelsensorelementen 1.3'. 1.3'' erfolgen.
Durch geeignete Auswertung der auf die Sensorelemente 1, 2 und insbesondere die auf die Einzelsensoren 1.3 wirkenden Einzelkräfte können weitere sicherheitsrelevante Funktionen realisiert werden. Typische sicherheitsrelevante Freigabeschalter für Bewegungen des Körpers 3 wie beispielsweise ein Totmannschalter oder ein Bestätigungsschalter können drei Schaltstufen aufweisen, nämlich eine Schaltstufe S1, in welcher der Schalter nicht betätigt ist, eine Schaltstufe S2, in welcher eine Freigabe für eine Bewegung des Körpers 3 erfolgt, und eine Schaltstufe S3, in welcher ein Not-Halt erfolgt. Dazu können ein minimaler Kraftwert G1 und ein maximaler Kraftwert G2 als untere und obere Schaltschwelle definiert werden, wobei die Schaltstufe S1 bei einer Kraft unterhalb des minimalen Kraftwerts G1, die Schaltstufe S2 bei einer Kraft zwischen dem minimalen Kraftwert G1 und dem maximalen Kraftwert G2 und die Schaltstufe S3 bei einer Kraft oberhalb des maximalen Kraftwerts G2 vorliegt (vgl. 3, in welcher ein Beispiel für den Betrag F der auf die Sensorelemente 1, 2 wirkenden Kräfte in Abhängigkeit von der Zeit t aufgetragen sind). Beispielsweise kann eine Freigabe der Bewegung des Körpers 3 erfolgen, wenn für eines der Sensorelemente 1, 2 der Betrag F der auf das Sensorelement 1, 2 wirkenden Kraft im Bereich der Schaltstufe S2 liegt. Die Sicherheitsfunktion wird verbessert, wenn, wie in 3 dargestellt, eine Freigabe der Bewegung des Körpers 3 dann erfolgt, wenn für beide Sensorelemente 1, 2 der Betrag F der auf das Sensorelement 1, 2 wirkenden Kraft im Bereich der Schaltstufe S2 liegt. Bei einem Beispiel für ein Verfahren zur Ansteuerung des Körpers 3 kann dann zunächst die auf den Körper 3 wirkende Kraft mithilfe der Sensorelemente 1, 2 ermittelt werden, anschließend die ermittelte Kraft, insbesondere der Betrag F der mittelten Kraft, mit einem vorgegebenen minimalen Kraftwert G1 und/oder einem maximalen Kraftwert G2 verglichen werden und eine Freigabe der Bewegung des Körpers 3 erfolgen, sofern die ermittelte Kraft oder der Betrag F der ermittelten Kraft größer als der minimale Kraftwert G1 und/oder kleiner als der maximale Kraftwert G2 ist.
In der Auswerte-/Steuereinheit 6 können in einer Ausführungsform der Erfindung Muster der auf den Körper 3 wirkenden Kraft für Ansteuerbefehle hinterlegt sein, wobei die Muster Kraftprofile in Abhängigkeit von der Zeit t darstellen. Die auf den Körper 3 wirkende Kraft in Abhängigkeit von der Zeit t, insbesondere der Betrag F der auf den Körper 3 wirkenden Kraft in Abhängigkeit von der Zeit t, kann mit den hinterlegten Mustern verglichen werden, um derartige Muster zu erkennen und darauf folgend den entsprechenden Ansteuerbefehl umzusetzen. 5 zeigt beispielshaft ein Kraftprofil, bei welchem zweimal auf das Sensorelement 1 getippt wird. Die Kraftmaxima ergeben sich zu den Zeitpunkten t1 und t2. Ist beispielsweise der zeitliche Abstand t2 - t1 kleiner als eine in dem hinterlegten Muster vorgegebene Zeitdifferenz und überschreiten die Kraftmaxima einen in dem hinterlegten Muster vorgegeben minimalen Grenzwert G1, kann das Muster erkannt werden und den entsprechenden Ansteuerbefehl, der mit dem Muster verknüpft und entsprechend in der Auswerte-/Steuereinheit hinterlegt ist, ausführen, beispielsweise kann die aktuelle Stellung des Körpers 3, beispielsweise eines Arms eines Manipulators, gespeichert werden oder eine Bedienung von am Körper 3 befestigten Zubehörs wie beispielsweise eines Eingabefelds freigegeben werden.
Bei einem Verfahren zur Ansteuerung des Körpers 3, insbesondere eines Manipulators, kann daher nach der Ermittlung der auf den Körper 3 wirkenden Kraft, insbesondere des Betrags F der auf den Körper 3 wirkenden Kraft, in Abhängigkeit von der Zeit t eine Erkennung von Mustern der auf den Körper 3 wirkenden Kraft für Eingabe- und/oder Ansteuerbefehle erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Sensorelement
1.1: Messfläche
1.2: virtueller Punkt
1.3: Einzelsensorelement
1.3': Einzelsensorelement
1.3'': Einzelsensorelement
1.4: Abdeckung
2: Sensorelement
1.1: Messfläche
2.1: virtueller Punkt
3: Körper
3.1: Oberfläche
4: virtueller Punkt
5: Regler
5.1: Istwert
5.2: Regelgröße
5.3: Regelstrecke
5.4: Regeleinrichtung
5.5: Störgröße
5.6: Sollwert
5.7: Vergleichsglied
5.8: Regeldifferenz
6: Auswerte-/Steuereinheit
7: Antriebseinheit
10: Vorrichtung
A: Abstand
a: Abstand
b: Abstand
F: Kraft
Fx: Kraft
Fy: Kraft
Fz: Kraft
Mx: Drehmomemt
My: Drehmoment
Mz: Drehmoment
t: Zeit
S1: Schaltstufe
S2: Schaltstufe
S3: Schaltstufe
G1: minimaler Kraftwert
G2: maximaler Kraftwert

Claims

Vorrichtung zur Ermittlung einer auf einen Körper (3), insbesondere einen Manipulator, wirkenden Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) mit -wenigstens einem Sensorelement (1, 2) zur Anbringung auf der Oberfläche (3.1) des Körpers (3), welches wenigstens drei Einzelsensorelemente (1.3) umfasst, wobei jedes Einzelsensorelement (1.3) zur Ermittlung einer Einzelkraft in einer Richtung ausgebildet ist, oder welches wenigstens ein Einzelsensorelement (1.3) umfasst, welches zur Ermittlung einer Einzelkraft in drei Raumrichtungen ausgebildet ist, - und einer Auswerte-/Steuereinheit (6), welche die von jedem Einzelsensorelement (1.3) ermittelte Einzelkraft erfasst und welche dazu ausgebildet ist, die auf das Sensorelement (1, 2) wirkende Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) durch Projektion der Einzelkräfte auf einen virtuellen Punkt (1.2, 2.2) des Sensorelements (1, 2) zu berechnen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sensorelement (1, 2) mehrere, vorzugsweise wenigstens 15, besonders bevorzugt wenigstens 20, Einzelsensorelemente (1.3) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsensorelemente (1.3) in einem Raster oder einer polaren Anordnung angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsensorelemente (1.3) jedes Sensorelements (1, 2) wenigstens zwei Gruppen von Einzelsensorelementen (1.3', 1.3") aufweist, welche unabhängig voneinander auswertbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsensorelemente (1.3', 1.3'') jeder Gruppe in jeweils einem Raster oder einer polaren Anordnung angeordnet sind, wobei vorzugsweise die Raster oder die polaren Anordnungen ineinandergreifend angeordnet sind und beispielsweise nach Art eines Schachbretts ausgestaltet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens zwei Sensorelemente (1, 2) umfasst, welche vorzugsweise in einem Abstand (A) zueinander, besonders bevorzugt auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Oberfläche (3.1) des Körpers (3), angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (1, 2) unabhängig voneinander auswertbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (1) eine relativ zum Sensorelement (1) frei gelagerte Abdeckung (1.4) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (1, 2) aus einem flexiblen Material gefertigt ist, welches insbesondere nach Art einer Haut auf den Körper (3) aufbringbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte-/Steuereinheit (6) einen Regler (5) umfasst, in welchen die auf den Körper (3) wirkende Kraft als Istwert (5.1) einbringbar ist.
Körper (3), insbesondere Manipulator, vorzugsweise Industrieroboter oder Cobot, mit einer Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Sensorelement (1, 2), vorzugsweise die wenigstens zwei Sensorelemente (1, 2), auf der Oberfläche (3.1) des Körpers (3) angeordnet sind.
Körper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Sensorelementen (1, 2) auf der Oberfläche (3.1) des Körpers (3) angeordnet ist und diese insbesondere einen Großteil der Oberfläche (3.1), vorzugsweise die gesamte Oberfläche (3.1), des Körpers (3) bedecken, wobei vorzugsweise die Sensorelemente (1, 2) aus einem flexiblen Material gefertigt sind, welches insbesondere nach Art einer Haut auf den Körper (3) aufbringbar sind.
Verfahren zur Ermittlung einer auf einen Körper (3), insbesondere einen Manipulator, wirkenden Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) mit wenigstens einem auf der Oberfläche (3.1) des Körpers (3) angebrachten Sensorelement (1, 2), welches wenigstens drei Einzelsensorelemente (1.3) umfasst, wobei jedes Einzelsensorelement (1.3) zur Ermittlung einer Einzelkraft in einer Richtung ausgebildet ist, oder welches wenigstens ein Einzelsensorelement (1.3) umfasst, welches zur Ermittlung einer Einzelkraft in drei Raumrichtungen ausgebildet ist, , und einer Auswerte-/Steuereinheit (6), mit den Schritten: - Ermittlung jeder auf jedes Einzelsensorelement (1.3) wirkenden Einzelkraft, - Berechnung der auf das Sensorelement (1, 2) wirkenden Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) durch Projektion der Einzelkräfte auf einen virtuellen Punkt (1.2, 2.2) des Sensorelements (1, 2).
Verfahren zur Ermittlung einer auf einen Körper wirkenden Kraft nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Sensorelemente (1, 2) auf der Oberfläche (3.1) des Körpers (3) in einem Abstand (A) zueinander angeordnet sind, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden: - Ermittlung jeder auf jedes Einzelsensorelement (1.3) wirkende Einzelkraft für jedes Sensorelement (1, 2), - Berechnung der auf das Sensorelement (1, 2) wirkenden Kraft in wenigstens drei Raumrichtungen (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) durch Projektion der Einzelkräfte auf einen virtuellen Punkt (1.2, 2.2) des Sensorelements (1, 2) für jedes Sensorelement (1, 2), - Berechnung der auf den Körper (3) wirkenden Kräfte (Fx, Fy, Fz) und Drehmomente (Mx, My, Mz) durch Projektion der auf die Sensorelemente (1, 2) wirkenden Kräfte auf einen virtuellen Punkt (4) des Körpers (3), welcher insbesondere im Raum beabstandet zu den Sensorelementen (1, 2) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der auf den Körper (3) wirkenden Kraft unabhängig voneinander mittels zweier Gruppen von Einzelsensorelementen (1.3', 1.3'') erfolgt.
Verfahren zur Ansteuerung der Bewegung eines Körpers (3), insbesondere eines Manipulators, mit den Schritten: - Ermittlung der auf den Körper (3) wirkenden Kraft mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, - Einbringen der auf den Körper (3) wirkenden Kraft als Istwert (5.1) in einen Regler (5), - Vergleich des Istwerts (5.1) mit einem Sollwert (5.6) des Reglers (5), - Ermittlung einer Stellgröße (5.2) für eine Bewegungssteuerung zur Erreichung des Sollwerts (5.6).
Verfahren zur Ansteuerung der Bewegung eines Körpers nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Regler (5) Störgrößen (5.5) berücksichtigt werden.
Verfahren zur Ansteuerung eines Körpers (3), insbesondere eines Manipulators, mit den Schritten: - Ermittlung der auf den Körper (3) wirkenden Kraft mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, - Vergleich der ermittelten Kraft (F) mit einem vorgegebenen minimalen Kraftwert (G1) und/oder einem maximalen Kraftwert (G2), - Freigabe der Bewegung des Körpers (3), sofern die ermittelte Kraft (F) größer als der minimale Kraftwert (G1) und/oder kleiner als der maximale Kraftwert (G2) ist.
Verfahren zur Ansteuerung eines Körpers (3), insbesondere eines Manipulators, mit den Schritten: - Ermittlung der auf den Körper (3) wirkenden Kraft mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15 in Abhängigkeit von der Zeit, -Erkennen von Mustern der auf den Körper (3) wirkenden Kraft für Eingabe- und/oder Ansteuerbefehle.