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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur nachgiebigen Regelung eines Roboters für den Einsatz in einer aktiven Umgebung.
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In klassischen Robotersimulationen wird oft angenommen, dass sich Umgebungen passiv verhalten, was nur für geschlossene statische Umgebungen gilt. Roboter, die sich ihren Arbeitsraum mit Menschen teilen, befinden sich beispielsweise in einer aktiven Umgebung. Auch Robotermanipulatoren in unbekannten Umgebungen, beispielsweise in einem Katastrophengebiet, können aktiven Elementen ausgesetzt sein, die sich ohne Einfluss des Roboters im nahen Umfeld des Roboters bewegen.
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Um die Folgen von Kollisionen von Robotern mit aktiven Elementen aktiver Umgebungen, beispielsweise Menschen, abzumildern, gilt es Sicherheitsmaßnahmen zu treffen. Diese sind sowohl bei autonomen Robotern als auch bei teleoperativen Robotern wichtig, um durch Kollisionen entstehenden Schaden gering zu halten, beispielsweise wenn eine Kollision von einem Menschen zu spät wahrgenommen wird und nicht mehr zu vermeiden ist.
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Die aktuellen Sicherheitsnormen verlangen, dass ein Roboter stoppt, sobald ein Mensch in der Umgebung des Roboters erkannt wird. Je nach Masse oder maximaler Energie des Roboters müssen Menschen visuell oder mit Kraft-Momenten-Sensoren erkannt werden. Je nach Einsatzgebiet, lassen sich jedoch Menschen in unbekannten Umgebungen nicht zuverlässig erkennen, beispielsweise bei Assistenzrobotern im Gesundheitswesen. Ferner ist es je nach Einsatzgebiet für die Sicherheit von beispielsweise Menschen in der Umgebung des Roboters nicht ausreichend, wenn der Roboter stoppt, sobald eine Kollision erkannt wird. Ein bloßes Stoppen eines Roboters im Falle einer Kollision mit einem Menschen kann unter Umständen dazu führen, dass der Mensch aufgrund der Kollision stürzt und sich trotz des Stoppens des Roboters schwere Verletzungen zuzieht. Ferner verhält sich ein Roboter, der im Falle einer Kollision stoppt, im gestoppten Zustand im Allgemeinen steif, d. h. alle Robotergelenke werden, beispielsweise durch eine antriebsseitige Blockierung, arretiert und sind auch im Falle einer Kollision weitestgehend unbeweglich. Durch ein derartiges steifes Verhalten eines Roboters wird unter Umständen das Verletzungsrisiko bei Kollisionen, beispielsweise mit Menschen als aktive Elemente einer aktiven Umgebung, erhöht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Regelung eines Roboters bereitzustellen, durch das die Sicherheit beim Einsatz eines mit dem Verfahren geregelten Roboters in einer aktiven Umgebung verbessert ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur nachgiebigen Regelung eines Roboters mit mindestens einem Robotergelenk für den Einsatz in einer aktiven Umgebung mit mindestens einem aktiven Element, wobei der Roboter eine Istpose Pt durch Folgen der vorgegebenen Sollpose PS,t einnimmt, umfasst die Schritte:
- a0) Vorgeben einer Sollpose PS,t
- a) Erkennen einer physischen Einwirkung des mindestens einen aktiven Elements der aktiven Umgebung auf den Roboter,
- b) Bestimmen der physischen Einwirkung des mindestens einen aktiven Elements der aktiven Umgebung auf den Roboter
- c) Ändern der vorgegebenen Sollpose in Abhängigkeit von der bestimmten physischen Einwirkung,
- d) Regeln des Roboters durch Vorgeben der geänderten Sollpose als Sollpose Ps,t.
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Aktive Umgebungen können insbesondere unbekannte Umgebungen, beispielsweise Umgebungen im Weltraum, in Katastrophengebieten oder an abgelegenen Orten, oder Umgebungen mit sich unvorhersehbar bewegenden aktiven Elementen, beispielsweise Altenheime oder Kindertagesstätten, sein. Aktive Elemente können insbesondere Menschen, andere Roboter oder auch Tiere sein. Auch von Menschen bewegte Gegenstände, wie beispielsweise Türen, Fenster, o.ä. können aktive Elemente sein.
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Aktive Elemente der aktiven Umgebung können physisch auf den Roboter einwirken. Im Falle des Einsatzes in einer Kindertagesstätte kann eine physische Einwirkung beispielsweise durch ein laufendes Kind als aktives Element, das während des Laufens mit dem Roboter kollidiert, erfolgen. Das Erkennen und Bestimmen einer derartigen physischen Einwirkung eines aktiven Elements auf den Roboter erfolgt in Schritten a) und b) des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Erkennen und Bestimmen einer physischen Einwirkung eines aktiven Elements kann beispielsweise über eine Kraft eines Impedanzreglers und eine Geschwindigkeit des Roboters erfolgen. Sowohl die Kraft eines Impedanzreglers als auch die Geschwindigkeit des Roboters sind Werte, die bereits bei herkömmlichen Regelungssteuerungen von Robotern bekannt sind oder zumindest ermittelbar sind. Alternativ oder zusätzlich kann das Erkennen und Bestimmen der physischen Einwirkung auch durch am Roboter angeordnete Sensoren oder durch entfernt vom Roboter angeordnete Sensoren erfolgen. Am Roboter angeordnete Sensoren können beispielsweise an Antrieben des Roboters angeordnet sein, wobei aufgrund der physischen Einwirkung in den Antrieben wirkende Kräfte gemessen werden. Vom Roboter entfernt angeordnete Sensoren können beispielsweise Bewegungssensoren im Umfeld des Roboters sein. Auch eine Strommessung in den Antrieben zur Bestimmung der physischen Einwirkung ist möglich. Eine physische Einwirkung, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erkannt wird, kann insbesondere eine physische Einwirkung sein, die den Roboter in Richtung der Einwirkung bewegt.
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Der Roboter besitzt zu jedem Zeitpunkt eine Istpose Pt, durch die die aktuelle Position und Orientierung des Roboters definiert ist. Die Istpose Pt ist die Pose des Roboters zum Zeitpunkt t. Der Roboter nimmt die Istpose Pt durch Folgen der vorgegebenen Sollpose PS,t ein. Dem Roboter wird zum Zeitpunkt t eine Sollpose PS,t vorgegeben, die der Position und Orientierung entspricht, die gewünscht ist. Die Regelung erfolgt kontinuierlich. Somit können die Änderung der Istpose Pt über die Zeit als Ist-Geschwindigkeit angesehen werden und die Änderung der Sollpose PS,t als Sollgeschwindigkeit. Aufgrund der physischen Einwirkung des mindestens einen aktiven Elements der aktiven Umgebung wird dann über die Zeit betrachtet eine Korrekturgeschwindigkeit zu der Sollgeschwindigkeit addiert und als geänderte Sollgeschwindigkeit für die Regelung verwendet.
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Die Sollpose PS,t kann, wenn der Roboter nicht bewegt wird, der Istpose Pt entsprechen. Beispielsweise durch einen Impedanzregler wird der Roboter in Richtung Sollpose bewegt. Die aktive Umgebung kann dabei eine physische Einwirkung auf den Roboter ausüben, die ihn von der Sollpose wegdrückt. Wird eine physische Einwirkung sensiert, wird zum Erreichen einer Nachgiebigkeit des Roboters die Sollpose des Roboters geändert, wobei die Änderung der Sollpose in Abhängigkeit und infolge der physischen Einwirkung erfolgt. Mit anderen Worten: Beim Vorliegen der physischen Einwirkung auf den Roboter wird dieser mit einer geänderten Sollpose als neue Sollpose PS,t geregelt, die eine höhere Nachgiebigkeit bewirkt. Dadurch wird die Sicherheit beim Betrieb des Roboters zusätzlich erhöht. Wenn in Schritt a) keine physische Einwirkung erkannt wird, wird der Roboter weiter mit unveränderter Sollpose PS,t geregelt.
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Vorzugsweise ist nach Schritt b) Schritt b1) vorgesehen:
- Überprüfen, der durch die physische Einwirkung auf den Roboter wirkende Energie und/oder Leistung, wobei
- wenn die durch die physische Einwirkung auf den Roboter wirkende Energie und/oder Leistung mindestens einen vordefinierten Energieschwellenwert Es und/oder mindestens einen vordefinierten Leistungsschwellenwert LS überschreitet, die Schritte c) und d) durchgeführt wird, und
- wenn die durch die physische Einwirkung auf den Roboter wirkende Energie und/oder Leistung mindestens einen vordefinierten Energieschwellenwert Es und/oder mindestens einen vordefinierten Leistungsschwellenwert LS nicht überschreitet oder keine physische Einwirkung erkannt wird, zu Schritt a0) zurückgekehrt wird und Verfahrensschritte erneut durchgeführt werden.
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Somit erfolgt Schritt c) und somit ein Ändern der Sollpose des Roboters nur, wenn die durch die physische Einwirkung auf den Roboter wirkende Energie oder Leistung mindestens einen vordefinierten Energieschwellenwert Es und/oder mindestens einen vordefinierten Leistungsschwellenwert LS überschreitet. Durch das Anpassen der Sollpose wird das Verhalten des Roboters nachgiebiger. Die physische Einwirkung kann somit, abhängig von der Implementierung des Roboters oder von der vorgesehenen Sensorik des Roboters, in Form einer Energie bzw. in Form einer Leistung sensiert werden. Das Nachgeben erfolgt nur unter der Bedingung, dass ein vordefinierter Energieschwellenwert Es bzw. ein vordefinierter Leistungsschwellenwert LS überschritten wird, um zu vermeiden, dass der Roboter durch marginale physische Einwirkungen, beispielsweise durch Wind oder Messrauschen, in ungewünschter Weise reagiert. Wird durch die physische Einwirkung der Energieschwellenwert Es bzw. der Leistungsschwellenwert LS überschritten, ändert der Roboter seine Sollpose PS,t- Dabei wird die neue Sollpose PS,t in Abhängigkeit von der Einwirkung festgelegt. Die Festlegung der neuen Sollpose kann erfolgen indem eine Roboter-Geschwindigkeit, die während der externen Leistungseinbringung, die durch die physische Einwirkung des mindestens einen aktiven Elements der aktiven Umgebung auf den Roboter hervorgerufen wird, gemessen wird, auf die Sollposition aufintegriert wird. Mit anderen Worten: In der Regelung des Roboters wird durch die physische Einwirkung, wenn deren Energie bzw. Leistung den vordefinierten Energieschwellenwert bzw. Leistungsschwellenwert überschreitet, eine neue Pose vorgegeben wodurch das durch den Roboter gebildete System nachgiebiger wird.
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Vorzugsweise wird das Verfahren in einer Schleife ausgeführt indem die Schritte b) bis d) wiederholt werden. Dadurch kann kontinuierlich die Sollpose in Abhängigkeit von der physischen Einwirkung geändert werden. Wenn bei der Wiederholung zusätzlich Schritt b1) durchgeführt wird, kann eine Beendigung der physischen Einwirkung festgestellt werden, so dass dann zu Schritt a0) zurückgekehrt wird und die weitere Regelung ohne Änderung der Sollpose erfolgt, solange bis erneut eine physische Einwirkung erkannt wird.
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Bei der Wiederholung der Verfahrensschritte b) bis d) mit Schritt b1) kann der Roboter auf einfache Weise in Schritt b1) überprüfen, ob die physische Einwirkung beendet ist und wenn dies der Fall ist, die Regelung anhand der dann geltenden Sollpose PS,t ohne weitere durch die Einwirkung bedingte Änderung der Sollpose vornehmen. Zu diesem Zwecke ist dem Roboter eine Beendigungsbedingung vorgegeben, durch die, wenn diese erfüllt ist, erkannt werden kann, dass die physische Einwirkung auf den Roboter beendet ist. Die Beendigungsbedingung kann vorliegen, wenn keine auf den Roboter wirkende Energie oder Leistung sensiert wird, oder wenn die sensierte Energie oder Leistung den mindestens einen vordefinierten Energieschwellenwert Es und/oder den mindestens einen vordefinierten Leistungsschwellenwert LS nicht mehr überschreitet. Beispielweise, wenn ein Roboter in einer Umgebung mit starkem Wind betrieben wird und eine Kollision mit einem aktiven Element auftritt (physische Einwirkung mit einer Energie oder Leistung oberhalb des vordefinierten Energieschwellenwerts Es und/oder vordefinierten Leistungsschwellenwerts LS), und anschließend die physische Einwirkung entfällt, soll der Roboter in den Regelbetrieb übergehen und die Beendigung der physischen Einwirkung ungeachtet der windigen Umgebung erkennen. Zu diesem Zwecke werden anderweitige physische Einwirkungen unterhalb des Energieschwellenwerts Es bzw. des Leistungsschwellenwerts LS außer Acht gelassen (beispielsweise Wind). Auf diese Weise kann die Effizienz des Roboters in vorteilhafter Weise erhöht werden.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die nachgiebige Regelung als Kraftregelung ausgebildet ist. Insbesondere kann die Kraftregelung als indirekte Kraftreglung, vorzugsweise als Impedanzregelung, ausgebildet sein. Alternativ kann die Kraftregelung als direkte Kraftreglung, vorzugsweise als Kombination einer Kraft- und Positionsregelung, ausgebildet sein.
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Eine Kraftregelung ist die Regelung der Kraft, mit welcher der Roboter auf seine Umgebung einwirkt. Durch eine Kraftregelung können Beschädigungen am Roboter sowie an der Umgebung verhindert werden. Ferner kann durch eine Kraftregelung Verschleiß am Roboter verringert werden.
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Als besonders vorteilhaft hat sich eine Kraftregelung als indirekte Kraftregelung, vorzugsweise als Impedanzregelung herausgestellt. Bei einer Impedanzregelung wird die Nachgiebigkeit des Roboters, d.h. die Verknüpfung zwischen Kraft und Position bei einer physischen Einwirkung, geregelt. Die Impedanz ist dabei die Fähigkeit des Roboters, Kontaktkräften der Umgebung entgegenzuwirken.
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Ferner hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Kraftregelung als direkte Kraftregelung, vorzugsweise als Kombination einer Kraftregelung und Positionsregelung, auszubilden. Dabei wird sowohl die Kraft als auch die Position in der Regelung berücksichtigt.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass in Schritten a) und b) das Erkennen und Bestimmen einer physischen Einwirkung auf den Roboter anhand von durch einen Impedanzregler ermittelten Kräften und einer Geschwindigkeit des Roboters erfolgt. Die Geschwindigkeit kann beispielsweise über abgeleitete Encoderwerte an Gelenken des Roboters bestimmt werden.
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Durch ein derartiges Bestimmen von physischen Einwirkungen basierend auf durch die Steuerung des Roboters ermittelten Werten kann auf kostspielige Sensorik am Roboter verzichtet werden. Das Sensieren von physischen Einwirkungen kann somit auf einfache Weise und kostengünstig realisiert werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in Schritt b1) das Erkennen einer Beendigung einer durch physische Einwirkung auf den Roboterverursachten Positionsänderung durch ein Erkennen der Änderung der Leistungsflussrichtung (resultierend aus Geschwindigkeit und Kraft) an einem Impedanzregler des Roboters erfolgt.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass für das mindestens eine Robotergelenk oder für einen kartesischen Freiheitsgrad des Roboters ein Energieschwellenwert und/oder ein Leistungsschwellenwert vorgegeben ist, wobei in Schritt c) die Sollpose geändert wird, wenn in Schritt b1) die durch die physische Einwirkung auf den Roboter, an dem mindestens einen Robotergelenk oder in Bezug auf den kartesischen Freiheitsgrad wirkende Energie oder Leistung den Energieschwellenwert und/oder Leistungsschwellenwert des mindestens einen Robotergelenks überschreitet. Bei einem Roboter mit mehreren Robotergelenken kann jeweils ein Energieschwellenwert und/oder ein Leistungsschwellenwert entsprechend für mehrere der Robotergelenke oder für jedes Robotergelenk oder für jeden Freiheitsgrad im kartesischen Raum vorgegeben werden wobei in Schritt c) eine Änderung der Sollpose erfolgt, wenn durch die physische Einwirkung auf den Roboter, an zumindest einem der Robotergelenke oder an einem kartesischen Freiheitsgrad wirkende Energie oder Leistung den entsprechenden Energieschwellenwert und/oder Leistungsschwellenwert des mindestens einen Robotergelenks überschreitet.
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Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass für jeweils einige oder jeden kartesischen Freiheitsgrad ein Energieschwellenwert und/oder ein Leistungsschwellenwert vorgegeben ist, wobei in Schritt c) die Sollpose bezüglich eines kartesischen Freiheitsgrads geändert wird, wenn die durch die physische Einwirkung auf den Roboter bezüglich dieses kartesischen Freiheitsgrads wirkende Energie oder Leistung den jeweiligen Energieschwellenwert und/oder Leistungsschwellenwert des jeweiligen kartesischen Freiheitsgrads überschreitet.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass ein Zuweisen eines Energieschwellenwerts und/oder Leistungsschwellenwerts zu dem mindestens einen oder jedem Robotergelenk des Roboters und/oder zu jedem kartesischen Freiheitsgrad des des Roboters erfolgt, wobei die Energieschwellenwerte bzw. Leistungsschwellenwerte aus vordefinierten Energieschwellenwerten bzw. Leistungsschwellenwerten ausgewählt und zugewiesen werden.
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Durch das Vorsehen verschiedener Energieschwellenwerte und/oder Leistungsschwellenwerte für einzelne Robotergelenke bzw. kartesische Freiheitsgrade des Roboters kann die Sicherheit beim Einsatz des Roboters zusätzlich erhöht werden, da zwischen von einer physischen Einwirkung stark betroffenen Gliedem und von einer physischen Einwirkung geringfügig betroffenen Gliedern unterschieden werden kann bzw. zwischen stark betroffenen kartesischen Freiheitsgraden und geringfügig betroffenen kartesischen Freiheitsgraden. Mit anderen Worten: Auf einen Roboter wirkt in der Regel nicht gleichzeitig in jede kartesischem Freiheitsgrad und/oder Gelenk eine Kraft von außen als physische Einwirkung, sodass es bereits genügt, wenn Robotergelenke, die die Position des betroffenen Teils bestimmen, nachgiebig reagieren.
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Insbesondere wenn für verschiedene kartesische Freiheitsgrade des Roboters verschiedene Energieschwellenwerte bzw. Leistungsschwellenwerte vorgesehen sind, kann die Nachgiebigkeit des Roboters besonders gezielt geregelt werden und an eine konkrete physische Einwirkung angepasst werden. Ferner hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, eine größere Anzahl vordefinierter Energieschwellenwerte bzw. Leistungsschwellenwerte vorzugeben, aus denen, beispielsweise in Abhängigkeit von der Einsatzumgebung des Roboters oder den Eigenschaften des Roboters (aktuell montiertes Werkzeug am Endeffektor o.ä.), Energieschwellenwerte bzw. Leistungsschwellenwerte ausgewählt und jedem Robotergelenk und/oder jedem kartesischen Freiheitsgrad Roboters zugewiesen werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der oder die Energieschwellenwerte bzw. der oder die Leistungsschwellenwerte diskret und/oder kontinuierlich änderbar sind.
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Insbesondere in Umgebungen mit Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Wind, hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, Energieschwellenwerte bzw. Leistungsschwellenwerte diskret und/oder kontinuierlich änderbar vorzusehen. So kann beispielsweise durch einen am Roboter oder entfernt vom Roboter angeordneten Windgeschwindigkeitssensor eine wirkende Windgeschwindigkeit in Echtzeit gemessen werden, wobei die Energieschwellenwerte bzw. Leistungsschwellenwerte an die gemessene Windgeschwindigkeit anpassbar sind. Dadurch werden Fehlfunktionen des Roboters vermieden und die Zuverlässigkeit und Effizienz des Verfahrens erhöht.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass die nachgiebige Regelung unter anderem auch in einzelnen oder mehreren Gelenken oder kartesischen Richtungen aktivierbar und deaktivierbar ist, wobei bei deaktivierter nachgiebiger Regelung, der Roboter steif bzw. rein über einen Impedanzregler geregelt ist.
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Durch die Aktivierbarkeit bzw. Deaktivierbarkeit der nachgiebigen Regelung kann der Roboter in vorteilhafter Weise an die Umgebung, in der der Roboter eingesetzt wird, angepasst werden. Wird der Roboter beispielsweise in einer passiven Umgebung betrieben, kann die Ausführung des Verfahrens deaktiviert werden, um die Effizienz des Roboters zu erhöhen.
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Das Verfahren kann ferner eine Korrektur des Einflusses der Schwerkraft umfassen.
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Die Gewichtskraft der Glieder des Roboters infolge der einwirkenden Schwerkraft sollte nicht zu einer fehlerhaften Detektion einer physischen Einwirkung führen. Daher ist eine Korrektur der Wirkung der Schwerkraft, wenn der Roboter in einer Umgebung mit Schwerkraft eingesetzt wird, von Vorteil.
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Der erfindungsgemäße Roboter weist eine Regelvorrichtung auf, wobei die Regelvorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung eingerichtet ist.
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Vorzugsweise ist der Roboter ein teleoperierter Roboter. Alternativ ist der Roboter ein autonomer Roboter.
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Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1a und 1b eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Roboters in einer aktiven Umgebung, und
- 2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In den 1a und 1b ist jeweils ein Roboter 10 mit Robotergelenken 11a, 11b und Robotergliedern 12a, 12b und einem Endeffektor 13 dargestellt. Ferner bildet ein Mensch ein aktives Element 20 einer aktiven Umgebung, in der sich der Roboter 10 befindet. Der Roboter 10 weist eine Istpose Pt zum Zeitpunkt t auf, die durch die Position und Orientierung des Roboters 10 festgelegt ist. Mit anderen Worten: Die Istpose Pt umfasst die Position des Endeffektors 13 sowie die Stellung der einzelnen Robotergelenke 11a, 11b und Roboterglieder 12a, 12b. Ferner ist dem Roboter 10 jeweils eine Sollpose 14 vorgegeben. Die vorgegebene Sollpose 14 ist diejenige Pose, in die der Roboter 10 ausgehend von seiner Istpose Pt wechseln soll und umfasst unter anderem eine Änderung der Position des Endeffektors 13 in x-Richtung um Δx und in z-Richtung um Δz unter der Annahme eines zweidimensionalen Koordinatensystems, wie in den 1a und 1b schematisch dargestellt. Zum Erreichen der Sollposition 14 wird der Endeffektor in die entsprechenden Richtungen bewegt.
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Das aktive Element 20 bewegt sich mit einer Geschwindigkeit v, wie in 1a ersichtlich, in Richtung des Roboters 10 und kollidiert mit dem Endeffektor 13 des Roboters 10. Der Roboter 10 sensiert die Kollision als physische Einwirkung eines aktiven Elements 20 über eine Kraft eines nicht dargestellten Impedanzreglers und der Geschwindigkeit der Einwirkung. In Bezug auf die physische Einwirkung soll der Roboter 10 nachgiebig reagieren, sobald der Leistungsfluss aus der Umgebung zu einer Bewegung des Roboters in gleicher Richtung führt. Zum Nachgeben des Roboters 10 wird die Sollpose 14 infolge der physischen Einwirkung zu einer neuen Sollpose 14' entsprechend der aus der Einwirkung der Umgebung resultierenden Bewegung verändert, wie in 1b dargestellt ist. Dadurch folgt die Istpose Pt des Roboters der neuen Sollpose 14' des Roboters 10. Die Änderung der Sollpose bewirkt, dass eine Änderung der Position des Endeffektors 13, die erforderlich ist, um die Sollpose 14' zu erreichen, nun in x-Richtung Δx' und in z-Richtung Δz beträgt. Dadurch wird die Kraft des Roboters für die Veränderung der Position des Endeffektors 13 und somit die Nachgiebigkeit des Roboters verändert wird. Die Änderung der Sollpose erfolgt in Abhängigkeit der physischen Einwirkung. Für die Robustheit der Regelung ist es von Vorteil, wenn die durch die physische Einwirkung auf den Roboter 10 wirkende Energie und/oder Leistung mit einem vordefinierten Energieschwellenwert Es und/oder vordefinierten Leistungsschwellenwert LS verglichen wird und nur bei Überschreitung des oder der Schwellenwerte die Änderung der Sollpose erfolgt.
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Das Ablaufdiagramm in 2 zeigt die erfindungsgemäße nachgiebige Regelung. Der Roboter 10 wird zu Beginn steif geregelt, in dem die Istpose Pt mittels einer vorgegebenen Sollpose PS,t zum Zeitpunkt t folgt (Schritt S101). Wird eine physische Einwirkung sensiert (Schritt S102), erfolgt eine Überprüfung, ob die Energie oder Leistung der sensierten physischen Einwirkung größer als ein vordefinierter Energieschwellenwert Es bzw. größer als ein vordefinierter Leistungsschwellenwert LS ist (Schritt S103). Wird in Schritt S102 oder Schritt S103 keine physische Einwirkung sensiert bzw. festgestellt, dass die Energie oder Leistung der sensierten physischen Einwirkung kleiner oder gleich einem vordefinierten Energieschwellenwert Es bzw. einem vordefinierten Leistungsschwellenwert LS ist, wird das Verfahren nach dem Ausführungsbeispiel der 2 mit Schritt S101 fortgesetzt und es erfolgt weiterhin eine steife Regelung anhand der ursprünglichen Sollpose PS,t. Diese Regelung erfolgt solange keine oder nur eine geringe physische Einwirkung (kleiner als der vordefinierten Energieschwellenwert Es bzw. einem vordefinierten Leistungsschwellenwert LS) festgestellt wird.
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Ist eine physische Einwirkung sensiert worden und die Energie oder Leistung der sensierten physischen Einwirkung größer als der vordefinierte Energieschwellenwert bzw. größer als der vordefinierte Leistungsschwellenwert LS, soll eine Nachgiebigkeit des Roboters 10 erfolgen, wobei die Sollpose zu einer neuen Sollpose PS,t geändert wird (Schritt S104). Die Änderung der Sollpose erfolgt in Abhängigkeit von der physischen Einwirkung. Anschließend erfolgt die Regelung des Roboters anhand der geänderten Sollpose PS,t (Schritt S105).
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Das Erkennen und Bestimmen der physischen Einwirkung kann grundsätzlich über einen Impedanzregler erfolgen, in dem die Kraft und Geschwindigkeit des Roboters bestimmt wird. Selbstverständlich sind auch andere Varianten denkbar, wie besipielsweise zusätzliche Sensoren oder eine Strommessung in den Antrieben des Roboters.
