WO2019025248A1 - Verfahren und system zum überprüfen und/oder modifizieren eines arbeitsprozesses eines roboters - Google Patents

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WO2019025248A1
WO2019025248A1 PCT/EP2018/070113 EP2018070113W WO2019025248A1 WO 2019025248 A1 WO2019025248 A1 WO 2019025248A1 EP 2018070113 W EP2018070113 W EP 2018070113W WO 2019025248 A1 WO2019025248 A1 WO 2019025248A1
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robot
obstacle
working process
simulation
collision
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PCT/EP2018/070113
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Inventor
Felix Allmendinger
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Kuka Deutschland Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1671—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by simulation, either to verify existing program or to create and verify new program, CAD/CAM oriented, graphic oriented programming systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • B25J9/1666—Avoiding collision or forbidden zones
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
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    • G05B2219/40198—Contact with human allowed if under pain tolerance limit
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40317—For collision avoidance and detection
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40318—Simulation of reaction force and moment, force simulation

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for checking and / or modifying a working process of a robot.
  • WO 2015/067680 A2 discloses a method for detecting robot-induced loads that can act on the human body in a work process when in contact with a robot, in which the robot-induced loads are detected by measurement using a measuring device.
  • the object of the present invention is to improve the checking and / or modification of a working process of a robot.
  • Claims 12-16 protect a simulation or control means as well as a system, a robotic workstation and a computer program product for carrying out a method described herein.
  • the subclaims relate to advantageous developments.
  • the step a) simulating the working process by a simulation means, wherein the simulation means with a control means for controlling the robot exchanges data and a collision of the robot, in particular an end member, a base and / or at least an arm member of the robot disposed therebetween is simulated with an obstacle having a first pose relative to the robot;
  • metrologically detected real collisions with a measuring device can be considered in an embodiment with little (re) m time, material and / or work a variety of (potential) collisions, in particular more different obstacle poses and / or colliding robot elements.
  • steps a) and b) are repeated one or more times, wherein (in step a)) the obstacle (each) has a new pose relative to the robot and (in step b)) the working process (also) in FIG Depending on the simulated collision of the robot with the (respective) new pose having obstacle checked and / or modified.
  • the one or more of the new pose (s) becomes dependent on one or more previous simulations, in particular one or more of the preceding simulations of one or more of the simulations
  • the first pose may also be predefined as a function of at least one previous simulation. If a simulation is mentioned here, it is preferably one or the simulations of or one of the steps (a), without being limited thereto.
  • the first pose and / or the one or more of the new pose (s) is stochastically specified or selected at random or in the form of a random sample, for example by means of the Monte Carlo method or similar.
  • the Reliability and / or validity of the review or modification can be improved.
  • the first pose and / or the one or more of the new pose (s) is a function of one
  • rule-based selection in particular in the form of a systematic sampling.
  • Modification can be carried out in a more targeted manner.
  • simulation means exchanges data with the control means during or for the simulation
  • a more realistic simulation can advantageously be carried out in one embodiment, in particular features which are generated by the control means in the real world
  • control means has a path planning, in particular a redundancy resolution, or executes them during or for the simulation of the work process.
  • path planning in particular a redundancy resolution, or executes them during or for the simulation of the work process.
  • the redundancy resolution depending on the or the simulated collision (s), in particular thereby determined loads, modified, in particular for reducing the burden, for example by or for (Ver) avoidance of robot poses for which the simulation results in higher collision loads ,
  • control means in one embodiment
  • Compliance control in particular an impedance or admittance control, on or leads to this or during the simulation of the work process.
  • the compliance control is modified as a function of the simulated collision (s), in particular in the case of determined loads, in particular for reducing the loads, for example by means of a
  • control means in one embodiment
  • Collision reaction in particular a collision detection and thereby triggered collision reaction such as a deceleration, in particular an (emergency) stop, on or commanded these at or for the simulation of the working process.
  • the collision reaction is modified as a function of the simulated collision (s), in particular in the case of ascertained loads, in particular for reducing the loads, for example by means of a
  • the robot has a robot arm with one or more, in particular at least three, in one embodiment at least six, in particular at least seven, joints or axes that can be actuated or actuated by drives, in particular electric motors or the like.
  • the robot (arm) has a (distal) end member, in particular a, in a non-destructively releasably attached, end effector, in particular a robot (arm-guided tool, and / or fixed in one embodiment or mobile, (proximal) Base and one or more arm members, which are connected by the joints (respectively) with another arm member and / or the end member and / or the base.
  • the control means is in an embodiment, in particular hardware and / or software, in particular programmatically In one embodiment, it exchanges data with the (real) robot to perform the (real) work process, in one embodiment it transfers control data to the robot Robot and / or receives measurement data from the robot, or is set up for this purpose or is (are) used for this purpose ft performed a more realistic simulation, in particular special features that occur by the control means in real operation, are taken into account.
  • the simulation means numerically simulates the working process in one embodiment, in particular by time integration of motion differential equations and / or by means of a virtual robot or robot model of the (real) robot and / or a virtual obstacle or obstacle model of the (real) Obstacle, or is or will be set up or used for this purpose. Accordingly, in one embodiment, the simulation means comprises a robotic mode of the robot and / or an obstacle model of the obstacle.
  • the robot and / or the obstacle model can in one embodiment (respectively) a mathematical or substitute model, in particular a so-called
  • a multi-body (simulation) model may be, in particular, which in one embodiment has one or more rigid (modeled and / or elastic (modeled, in one embodiment by means of finite elements modeled, (virtual) bodies connected by (virtual) joints and (virtual) force elements, in particular (virtual) springs, dampers and / or drives, can thereby be increased in one embodiment, the precision and / or reliability of the simulation and / or their effort, especially time and / or
  • a pose in the sense of the present invention can in one embodiment have or describe a one-, two- or three-dimensional (Cartesian) position and / or a one-, two- or three-dimensional orientation or angular position.
  • the working process may in one embodiment a web, in particular a
  • the working process comprises a collaboration of the robot with one or more people, in a further development the (real or virtual) obstacle represents this person or is set up for this purpose or is used for this purpose.
  • the obstacle in particular for representing a person collaborating or colliding with the robot, has one or more especially modeled by the obstacle model, yielding bearing
  • the obstacle may be a
  • Obstacle model such a model.
  • relevant loads on a human being in a collision with the robot can advantageously be determined, estimated or compared or compared with measured values of real detection devices.
  • the simulation means and the control means are formed separable from each other or are at least temporarily separated from each other, in one embodiment, they have corresponding interfaces to
  • control means which subsequently (also) for controlling the (real) robot, in particular for carrying out the checked and / or modified
  • control means in particular in response to a predetermined robot program for performing the work process, control data, in particular target poses, target speeds, target accelerations and / or desired driving forces and / or moments, to the
  • Simulation means which in one embodiment simulates the work process on the basis of this control data, for example on the basis of the control data (virtual)
  • the simulation means transmits simulated measurement data, in particular simulated or virtual actual poses, actual velocities, actual accelerations and / or actual reaction forces
  • simulated) controls in particular generates corresponding control data based on the measured data.
  • a more realistic simulation can advantageously be carried out, in particular special features which occur in real operation by the control means are taken into account.
  • the determined (virtual) loads of the obstacle and / or robot in the simulated collision (s) can in one embodiment comprise forces and / or moments, in particular their maximum and / or average values and / or time courses, in particular in particular, forces that act on the (virtual) measuring means of the obstacle model in the case of the simulated collision (s) respectively).
  • the checking comprises a comparison of the ascertained loads of the obstacle with predetermined limit values and, in a development, an evaluation of the work process or robot on the basis of this comparison, in particular a (safety) release or (safety) decrease of the
  • modifying comprises reducing the detected loads of the obstacle, in particular (by
  • Execution of the working process in particular traversing the web by or with the robot and / or (by appropriate) modifying the control means, its path planning, in particular redundancy resolution, compliance control and / or collision reaction, for example by (re) parameterizing or the like.
  • a simulation means adapted to simulate the working process of the robot is and / or
  • Control means which is (are) also set up for controlling the (real) robot, and in particular a system for checking and / or modifying a working process of the robot (in each case), in particular hard and / or
  • simulation means for simulating the work process by exchanging data with the control means and simulating a collision of the robot, in particular an end member, a base and / or at least one arm member of the robot therebetween, with an obstacle having a first pose relative to Robot has;
  • the system or its agent has:
  • Obstacle has a new pose relative to the robot and the working process in response to the simulated collision of the robot with the new pose having obstacle is checked and / or modified;
  • a robot workstation includes the robot and the system for checking and / or modifying a Working process of the robot as described here. Accordingly, in one embodiment, this robot workstation is checked and / or modified in the manner described here.
  • a means in the sense of the present invention may be designed in terms of hardware and / or software, in particular a data or signal-connected, preferably digital, processing, in particular microprocessor unit (CPU) and / or a memory and / or bus system or multiple programs or program modules.
  • the CPU may be configured to execute instructions implemented as a program stored in a memory system, to capture input signals from a data bus, and / or
  • a storage system may comprise one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid state and / or other non-volatile media.
  • the program may be arranged to be capable of embodying the methods described herein, such that the CPU may perform the steps of such
  • a computer program product may include, in particular, a non-volatile storage medium for storing a program or a program stored thereon, wherein execution of this program causes a system or a controller, in particular a computer, to do so method described herein or one or more of its steps.
  • one or more, in particular all, steps of the method are completely or partially automated, in particular by the system or its (e) means.
  • a control comprises a command or output of control data as a function of desired and actual values, in particular a comparison of desired and actual values, or a regulation.
  • FIG. 2 shows the robot workstation, with one simulation means of the system simulating another pose of the robot at the time;
  • FIG 3 shows the robot workstation, wherein the simulation means simulates another time of the work process
  • FIG. 4 shows a method for checking or modifying the working process of the robot according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 shows a robot workstation comprising a robot (arm) 10 with a
  • End effector 1 1 a rocker 12 and a base 13 and a system for
  • the system has a control means in the form of a robot controller 20, which exchanges control and measurement data with drives of the robot 10, as indicated in FIG. 1 by a dot-dashed double arrow.
  • the control means 20 has a
  • Path planning in particular redundancy resolution, a compliance control and a collision reaction on.
  • a horizontal extension of the robot (arms) or of its end member 11, in particular -effector is considered by way of example.
  • the path planning of the control means 20 determines this in dependence on a predetermined
  • the redundancy resolution selects between the poses of the robot (arm) 10 illustrated in FIGS. 1, 2 by a robot model 310, these singular poses being used purely for the sake of more compact explanation, and FIG Robot in a modification, not shown, for example, may have seven or more axes or joints.
  • the compliance control generates based on the planned path corresponding target positions of a pivot point of a virtual pen.
  • the collision reaction reduces a robot's speed to zero when a collision is detected.
  • the system further comprises a simulation means 30 in the form of a computer, on which a simulation program for simulating the to be checked or
  • Control and simulation means 20, 30 are designed to be separable from one another and decoupled and exchange data with one another via interfaces 21, 31 furnished therewith, as indicated in FIG. 1 by a dash-dotted double arrow.
  • the simulation means 30 comprises a multi-body (simulation) model 310 of the robot 10 and a multi-body (simulation) model 340 of an obstacle in the form of a
  • Measuring device 40 which or has a resiliently mounted by a spring 42 on a measuring means 43 contact surface 41 to represent a person collaborating with the robot 10, this obstacle 40 does not exist real (and therefore only dashed in Fig. 1 shown), but is virtually modeled only by the obstacle model 340.
  • the simulation means 30 virtually places the obstacle model 340 in a first pose relative to the robot model 310 such that a
  • step a) the work process, in particular the thereby
  • control means 20 transmits in dependence on the
  • the simulation means 30 simulates in the simulation measurement data, for example, virtual joint positions and / or velocities of the joints of the robot model 310, and transmits them to the control means 20, which uses them to determine the control data.
  • the simulation means 30 determines virtual loads on the obstacle 40 or obstacle model 340 in the simulated collision with the robot 10 or robot model 310. In a step b), the simulation means 30 checks the work process in FIG.
  • step b): "N" If the loads do not exceed the predetermined limits (step b): "N"), the simulation means 30 positions the obstacle model 340 or the obstacle model 340
  • Obstacle 40 each virtual in a new pose, as in Fig. 1 exemplified dashed and in Fig. 1, 3 also indicated by an apostrophe (step S30), and repeats steps a), b), to finally a predetermined Number of obstacle poses has been checked or another termination criterion has been reached (step S20: "Y"), and then the safety clearance is issued (step S40).
  • the robot 10 or the robot model 310 collides with the obstacle 40 or obstacle model 340 in its new pose at the same point in time of the simulated work process or in the same robot pose. This should
  • collisions at different (time, in particular track) points of the working process can be checked, as indicated by the figure sequence Fig. 2 Fig. 3, by the obstacle model 340 and the Obstacle 40 is virtually moved from the pose of FIG. 2 into the new pose of FIG. 3 and the work process is simulated for this again, with the robot 10 or the robot model 310 with the obstacle 40 or obstacle model 340 at a later (time -, in particular railway) point virtually collided. Additionally or alternatively to a review of the work process, this can also be modified.
  • step b) for example, the predetermined robot path and / or path planning, in particular redundancy resolution, compliance control and / or collision reaction of the robot 10 or control means 20 are modified such that the loads determined during the simulation (s) are reduced.
  • simulation of the collision of the end effector 11 with the contact surface 41 of the obstacle 40 results in (virtual) lower loads on the obstacle 40 or in the measuring means 43 of the robot pose shown in FIG and / or redundancy resolution modified so that the robot controller 20 to perform the real

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Abstract

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Überprüfen und/oder Modifizieren eines Arbeitsprozesses eines Roboters (10), umfasst die Schritte: a) Simulieren des Arbeitsprozesses durch ein Simulationsmittel (30), wobei hierbei das Simulationsmittel mit einem Steuermittel (20) zum Steuern des Roboters Daten austauscht, und eine Kollision des Roboters, insbesondere eines Endglieds (11), einer Basis (13) und/oder wenigstens eines dazwischen angeordneten Armglieds (12) des Roboters, mit einem Hindernis (40) simuliert wird, welches eine erste Pose relativ zum Roboter aufweist; und b) Überprüfen und/oder Modifizieren des Arbeitsprozesses in Abhängigkeit von der simulierten Kollision, insbesondere dabei ermittelter Belastungen des Hindernisses und/oder Roboters.

Description

Beschreibung
Verfahren und System zum Überprüfen und/oder Modifizieren eines
Arbeitsprozesses eines Roboters
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Überprüfen und/oder Modifizieren eines Arbeitsprozesses eines Roboters.
Aus der WO 2015/067680 A2 ist ein Verfahren zum Erfassen von roboterinduzierten Belastungen, die in einem Arbeitsprozess bei Kontakt mit einem Roboter auf den menschlichen Körper einwirken können, bekannt, bei dem die roboterinduzierten Belastungen mit einer Messeinrichtung messtechnisch erfasst werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Überprüfen und/oder Modifizieren eines Arbeitsprozesses eines Roboters zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 12-16 stellen ein Simulations- bzw. Steuermittel sowie ein System, einen Roboterarbeitsplatz und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum
Überprüfen und/oder Modifizieren eines Arbeitsprozesses eines Roboters den Schritt: a) Simulieren des Arbeitsprozesses durch ein Simulationsmittel, wobei hierbei das Simulationsmittel mit einem Steuermittel zum Steuern des Roboters Daten austauscht und eine Kollision des Roboters, insbesondere eines Endglieds, einer Basis und/oder wenigstens eines dazwischen angeordneten Armglieds des Roboters, mit einem Hindernis simuliert wird, welches eine erste Pose relativ zum Roboter aufweist;
und den Schritt auf:
b) Überprüfen und/oder Modifizieren des Arbeitsprozesses in Abhängigkeit von der simulierten Kollision, insbesondere dabei ermittelter Belastungen des Hindernisses und/oder Roboters. Durch die Simulation der Kollision anstelle oder wenigstens zusätzlich zu
messtechnisch erfassten realen Kollisionen mit einer Messeinrichtung können in einer Ausführung bei geringe(re)m Zeit-, Material- und/oder Arbeitsaufwand eine Vielzahl von (potentiellen) Kollisionen, insbesondere unterschiedlichere Hindernis-Posen und/oder kollidierende Roboterelemente, berücksichtigt werden.
Entsprechend werden in einer Ausführung die Schritte a) und b) ein- oder mehrmals wiederholt, wobei (in Schritt a)) das Hindernis (jeweils) eine neue Pose relativ zum Roboter aufweist und (in Schritt b)) der Arbeitsprozess (auch) in Abhängigkeit von der simulierten Kollision des Roboters mit dem die (jeweilige) neue Pose aufweisenden Hindernis überprüft und/oder modifiziert wird.
In einer Ausführung wird die bzw. eine oder mehrere der neue(n) Pose(n jeweils) in Abhängigkeit von einer oder mehreren vorhergehenden Simulationen, insbesondere einer oder mehreren der vorhergehenden Simulationen des bzw. eines der
(wiederholten) Schritte(s) a), vorgegeben, wobei in einer Ausführung für die neue Pose (jeweils) auf Basis der bereits simulierten Kollision(en) eine höhere
Kollisionsbelastung zu erwarten bzw. die neue Pose (jeweils) entsprechend
vorgegebenen wird. So können in einer Ausführung gezielt relevante(re) Posen untersucht bzw. berücksichtigt werden. Beispielsweise kann bei einer ermittelten Zunahme von Belastungen des Hindernisses und/oder Roboters bei einer
Verschiebung des virtuellen Hindernisses, mit dem der virtuelle Roboter in der
Simulation kollidiert, in einer bestimmten Richtung das virtuelle Hindernis gezielt in dieser Richtung weiter in eine neue Pose verschoben und in dieser erneut eine Kollision simuliert werden. Zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung auch die erste Pose in Abhängigkeit von wenigstens einer vorhergehenden Simulation vorgegeben werden. Wenn vorliegend von einer Simulation die Rede ist, so handelt es sich vorzugsweise um eine bzw. die Simulationen des bzw. eines der Schritte(s) a), ohne hierauf beschränkt zu sein.
Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung die erste Pose und/oder die bzw. eine oder mehrere der neue(n) Pose(n jeweils) stochastisch vorgegeben bzw. zufällig bzw. in Form einer Zufallsstichprobe ausgewählt, beispielsweise mittels der Monte- Carlo-Methode oder dergleichen. Hierdurch kann in einer Ausführung die Zuverlässigkeit und/oder Aussagekraft der Überprüfung bzw. Modifikation verbessert werden.
Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung die erste Pose und/oder die bzw. eine oder mehrere der neue(n) Pose(n jeweils) in Abhängigkeit von einer
regelbasierten Auswahl vorgegeben, insbesondere in Form einer systematischen Stichprobenziehung. Hierdurch kann in einer Ausführung die Überprüfung bzw.
Modifikation gezielter durchgeführt werden.
Indem das Simulationsmittel bei bzw. zur Simulation Daten mit dem Steuermittel austauscht, können in einer Ausführung vorteilhaft eine realistischere Simulation durchgeführt, insbesondere Besonderheiten, die durch das Steuermittel im realen
Betrieb auftreten, berücksichtigt werden. So können insbesondere eine Bahnplanung, insbesondere Redundanzauflösung, eine Nachgiebigkeitsregelung und/oder eine Kollisionsreaktion des Steuermittels die Kollision(en) bzw. dabei auftretenden
Belastungen signifikant beeinflussen. Entsprechend weist das Steuermittel in einer Ausführung eine Bahnplanung, insbesondere eine Redundanzauflösung, auf bzw. führt diese bei bzw. zur Simulation des Arbeitsprozesses durch. In einer Weiterbildung wird die Bahnplanung,
insbesondere die Redundanzauflösung, in Abhängigkeit von der bzw. den simulierten Kollision(en), insbesondere dabei ermittelter Belastungen, modifiziert, insbesondere zur Reduzierung der Belastungen, beispielsweise durch eine bzw. zur (Ver)Meidung von Roboterposen, für die die Simulation höhere Kollisionsbelastungen ergibt.
Zusätzlich oder alternativ weist das Steuermittel in einer Ausführung eine
Nachgiebigkeitsregelung, insbesondere eine Impedanz- oder Admittanzregelung, auf bzw. führt diese bei bzw. zur Simulation des Arbeitsprozesses durch. In einer
Weiterbildung wird die Nachgiebigkeitsregelung in Abhängigkeit von der bzw. den simulierten Kollision(en), insbesondere dabei ermittelter Belastungen, modifiziert, insbesondere zur Reduzierung der Belastungen, beispielsweise durch eine
entsprechende (Um)Parametrierung der Nachgiebigkeitsregelung, so dass die bzw. eine oder mehrere der Simulationen jeweils) niedrigere Kollisionsbelastungen ergeben. Zusätzlich oder alternativ weist das Steuermittel in einer Ausführung eine
Kollisionsreaktion, insbesondere eine Kollisionserkennung und eine dadurch ausgelöste Kollisionsreaktion wie beispielsweise ein Abbremsen, insbesondere einen (Not)Stop, auf bzw. kommandiert diese bei bzw. zur Simulation des Arbeitsprozesses. In einer Weiterbildung wird die Kollisionsreaktion in Abhängigkeit von der bzw. den simulierten Kollision(en), insbesondere dabei ermittelter Belastungen, modifiziert, insbesondere zur Reduzierung der Belastungen, beispielsweise durch eine
entsprechende (Um)Parametrierung der Kollisionsreaktion, so dass die bzw. eine oder mehrere der Simulationen jeweils) niedrigere Kollisionsbelastungen ergeben. Der Roboter weist in einer Ausführung einen Roboterarm mit einem oder mehreren, insbesondere wenigstens drei, in einer Ausführung wenigstens sechs, insbesondere wenigstens sieben, Gelenken bzw. Achsen auf, die durch Antriebe, insbesondere Elektromotoren oder dergleichen, aktuierbar sind bzw. aktuiert werden. In einer Ausführung weist der Roboter(arm) ein (distales) Endglied, insbesondere einen, in einer Ausführung zerstörungsfrei lösbar befestigten, Endeffektor, insbesondere ein roboter(arm geführtes Werkzeug, und/oder eine, in einer Ausführung ortsfeste oder mobile, (proximale) Basis und ein oder mehrere Armglieder auf, die durch die Gelenke (jeweils) mit einem weiteren Armglied und/oder dem Endglied und/oder der Basis verbunden sind. Das Steuermittel ist in einer Ausführung, insbesondere hard- und/oder Software-, insbesondere programmtechnisch, zum Steuern des realen Roboters, insbesondere seiner Antriebe, eingerichtet bzw. wird (auch) hierzu verwendet. In einer Ausführung tauscht es zur Durchführung des (realen) Arbeitsprozesses mit dem (realen) Roboter Daten aus, in einer Ausführung überträgt es Steuerdaten an den Roboter und/oder empfängt Messdaten vom Roboter, bzw. ist hierzu eingerichtet bzw. wird (auch) hierzu verwendet. Hierdurch können in einer Ausführung vorteilhaft eine realistischere Simulation durchgeführt, insbesondere Besonderheiten, die durch das Steuermittel im realen Betrieb auftreten, berücksichtigt werden.
Das Simulationsmittel simuliert den Arbeitsprozess in einer Ausführung numerisch, insbesondere durch Zeitintegration von Bewegungsdifferentialgleichungen und/oder mithilfe eines virtuellen Roboters bzw. Robotermodells des (realen) Roboters und/oder eines virtuellen Hindernisses bzw. Hindernismodells des (realen) Hindernisses, bzw. ist bzw. wird hierzu eingerichtet bzw. verwendet. Entsprechend weist in einer Ausführung das Simulationsmittei ein Robotermodeil des Roboters und/oder ein Hindernismodell des Hindernisses auf.
Das Roboter- und/oder das Hindernismodell kann in einer Ausführung (jeweils) ein mathematisches bzw. Ersatzmodell, insbesondere ein sogenanntes
Mehrkörper(simulations)modell, aufweisen, insbesondere sein, welches in einer Ausführung einen oder mehrere starr( modellierte und/oder elastisch( modellierte, in einer Ausführung mithilfe von Finiten Elementen modellierte, (virtuelle) Körper aufweist, die durch (virtuelle) Gelenke verbunden und durch (virtuelle) Kraftelemente, insbesondere (virtuelle) Federn, Dämpfer und/oder Antriebe, beaufschlagt werden. Hierdurch kann in einer Ausführung die Präzision und/oder Zuverlässigkeit der Simulation erhöht und/oder deren Aufwand, insbesondere Zeit- und/oder
Rechenaufwand reduziert werden.
Eine Pose im Sinne der vorliegenden Erfindung kann in einer Ausführung eine ein-, zwei- oder dreidimensionale (kartesische) Position und/oder eine ein-, zwei- oder dreidimensionale Orientierung bzw. Winkellage aufweisen bzw. beschreiben.
Der Arbeitsprozess kann in einer Ausführung eine Bahn, insbesondere eine
vorgegebene Abfolge von anzufahrenden Posen, des Roboters oder eines seiner Glieder aufweisen, insbesondere sein. Eine besonders vorteilhafte Anwendung der vorliegenden Erfindung ist das
Überprüfen und/oder Modifizieren von Arbeitsprozessen humankollaborierender Roboter, da bei diesen Kollisionen mit dem (realen) Roboter besonderer Beachtung bedürfen und so die Vorteile der vorliegenden Erfindung besonders gewichtig sind.
Entsprechend weist der Arbeitsprozess in einer Ausführung eine Kollaboration des Roboters mit einem oder mehreren Menschen auf, in einer Weiterbildung repräsentiert das (reale bzw. virtuelle) Hindernis diese(n) Menschen bzw. ist hierzu eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet.
In einer Ausführung weist das Hindernis, insbesondere zum Repräsentieren eines mit dem Roboter kollaborierenden bzw. kollidierenden Menschen, eine oder mehrere, insbesondere durch das Hindernismodell modellierte, nachgiebig gelagerte
Kontaktfläche(n) auf. In einer Ausführung kann das Hindernis eine
Erfassungseinrichtung bzw. eine auf einem Messmittel federnd gelagerte
Kontaktfläche, insbesondere Prallplatte, insbesondere eine Erfassungseinrichtung, wie sie aus der eingangs genannten WO 2015/067680 A1 bekannt ist, auf die ergänzend Bezug genommen und deren Inhalt vollständig in die vorliegende
Offenbarung einbezogen wird, aufweisen, insbesondere sein, bzw. das
Hindernismodell eine solche modellieren. Hierdurch können in einer Ausführung vorteilhaft, insbesondere realistisch, relevante Belastungen auf einen Menschen bei einer Kollision mit dem Roboter ermittelt bzw. abgeschätzt bzw. mit Messwerten realer Erfassungseinrichtungen ver- bzw. abgeglichen werden.
In einer Ausführung sind das Simulationsmittel und das Steuermittel voneinander trennbar ausgebildet bzw. sind bzw. werden wenigstens zeitweise voneinander getrennt, in einer Ausführung weisen sie entsprechende Schnittstellen zur
Übertragung bzw. zum Austausch der Daten auf. Hierdurch kann in einer Ausführung das Steuermittel, welches anschließend (auch) zum Steuern des (realen) Roboters, insbesondere zur Durchführung des überprüften und/oder modifizierten
Arbeitsprozesses, verwendet wird bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, ist, temporär bzw. für die Simulation datentechnisch mit dem Simulationsmittel verbunden und anschließend bzw. nach der Trennung von diesem unabhängig genutzt werden. Gleichermaßen kann das Simulationsmittel hierdurch in einer
Ausführung vorteilhaft zum Überprüfen und/oder Modifizieren von Arbeitsprozessen unterschiedlicher Roboter jeweils temporär bzw. für die Simulation datentechnisch mit deren Steuermitteln verbunden werden. In einer Ausführung überträgt das Steuermittel, insbesondere in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Roboterprogramm zur Durchführung des Arbeitsprozesses, Steuerdaten, insbesondere Soll-Posen, Soll-Geschwindigkeiten, Soll- Beschleunigungen und/oder Soll-Antriebskräfte und/oder -momente, an das
Simulationsmittel, welches in einer Ausführung den Arbeitsprozess auf Basis dieser Steuerdaten simuliert, beispielsweise auf Basis der Steuerdaten (virtuelle)
Antriebskräfte und/oder -momente ermittelt und (virtuell) auf das Robotermodell aufprägt. Zusätzlich oder alternativ überträgt in einer Ausführung das Simulationsmittel simulierte Messdaten, insbesondere simulierte bzw. virtuelle Ist-Posen, Ist- Geschwindigkeiten, Ist-Beschleunigungen und/oder Ist-Reaktionskräfte
und/oder -momente, des simulierten Arbeitsprozesses an das Steuermittel, welches in einer Ausführung den Arbeitsprozess auf Basis dieser Messdaten (virtuell bzw.
simuliert) steuert, insbesondere auf Basis der Messdaten entsprechende Steuerdaten generiert.
Hierdurch können in einer Ausführung vorteilhaft eine realistischere Simulation durchgeführt, insbesondere Besonderheiten, die durch das Steuermittel im realen Betrieb auftreten, berücksichtigt werden.
Die ermittelten (virtuellen) Belastungen des Hindernisses und/oder Roboters bei der bzw. den simulierten Kollision(en) können in einer Ausführung Kräfte und/oder Momente, insbesondere deren Maximal- und/oder Mittelwerte und/oder Zeitverläufe, umfassen, insbesondere sein, insbesondere Kräfte, die bei der bzw. den simulierten Kollisionen jeweils) auf das (virtuelle) Messmittel des Hindernismodells wirken.
In einer Ausführung weist das Überprüfen ein Vergleichen der ermittelten Belastungen des Hindernisses mit vorgegebenen Grenzwerten und in einer Weiterbildung eine Bewertung des Arbeitsprozesses bzw. Roboters auf Basis dieses Vergleichs, insbesondere eine (Sicherheits)Freigabe bzw. (Sicherheits)Abnahme des
Arbeitsprozesses bzw. Roboters, auf. Eine solche stellt aufgrund der erforderlichen Mehrzahl von zu prüfenden (potentiellen) Kollisionen, insbesondere unterschiedlichen Hindernis-Posen und/oder kollidierenden Roboterelementen, eine besonders vorteilhafte Anwendung der vorliegenden Erfindung dar, ohne dass diese hierauf beschränkt wäre. Zusätzlich oder alternativ weist in einer Ausführung das Modifizieren ein Reduzieren der ermittelten Belastungen des Hindernisses auf, insbesondere (durch
entsprechendes) Modifizieren des vorgegebenen Roboterprogramms zur
Durchführung des Arbeitsprozesses, insbesondere Abfahren der Bahn durch den bzw. mit dem Roboter und/oder (durch entsprechendes) Modifizieren des Steuermittels, seiner Bahnplanung, insbesondere Redundanzauflösung, Nachgiebigkeitsregelung und/oder Kollisionsreaktion, beispielsweise durch (Um)Parametrieren oder dergleichen.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein Simulationsmittel, das zum Simulieren des Arbeitsprozesses des Roboters eingerichtet ist, und/oder ein
Steuermittel, das (auch) zum Steuern des (realen) Roboters eingerichtet ist bzw. verwendet wird, und insbesondere ein System zum Überprüfen und/oder Modifizieren eines Arbeitsprozesses des Roboters (jeweils), insbesondere hard- und/oder
Software-, insbesondere programmtechnisch, zur Durchführung eines hier
beschriebenen Verfahrens eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet, in einer
Ausführung weist das System auf:
ein bzw. das Steuermittel zum Steuern des Roboters;
ein bzw. das Simulationsmittel zum Simulieren des Arbeitsprozesses unter Austausch von Daten mit dem Steuermittel und Simulieren einer Kollision des Roboters, insbesondere eines Endglieds, einer Basis und/oder wenigstens eines dazwischen angeordneten Armglieds des Roboters, mit einem Hindernis, welches eine erste Pose relativ zum Roboter aufweist; und
Mittel zum Überprüfen und/oder Modifizieren des Arbeitsprozesses in Abhängigkeit von der simulierten Kollision, insbesondere dabei ermittelter Belastungen des Hindernisses und/oder Roboters. In einer Ausführung weist das System bzw. sein(e) Mittel auf:
Mittel zum ein- oder mehrmaligen Wiederholen der Schritte a), b), wobei das
Hindernis eine neue Pose relativ zum Roboter aufweist und der Arbeitsprozess in Abhängigkeit von der simulierten Kollision des Roboters mit dem die neue Pose aufweisenden Hindernis überprüft und/oder modifiziert wird; und/oder
Mittel zum Vorgeben der ersten Pose und/oder der bzw. einer oder mehrerer der neuen Pose(n jeweils) in Abhängigkeit von wenigstens einer vorhergehenden Simulation und/oder stochastisch oder in Abhängigkeit von einer regelbasierten Auswahl; und/oder
Mittel zum Vergleichen der ermittelten Belastungen des Hindernisses mit
vorgegebenen Grenzwerten.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein Roboterarbeitsplatz den Roboter und das System zum Überprüfen und/oder Modifizieren eines Arbeitsprozesses des Roboters wie hier beschrieben auf. Entsprechend wird in einer Ausführung dieser Roboterarbeitsplatz in hier beschriebener Weise überprüft und/oder modifiziert.
Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder
Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher
Verfahren ausführen kann und damit insbesondere den Arbeitsprozess des Roboters überprüfen und/oder modifizieren kann. Ein Computerprogrammprodukt kann in einer Ausführung ein, insbesondere nicht-flüchtiges, Speichermedium zum Speichern eines Programms bzw. mit einem darauf gespeicherten Programm aufweisen, insbesondere sein, wobei ein Ausführen dieses Programms ein System bzw. eine Steuerung, insbesondere einen Computer, dazu veranlasst, ein hier beschriebenes Verfahren bzw. einen oder mehrere seiner Schritte auszuführen.
In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch das System bzw. sein(e) Mittel.
Ein Steuern umfasst in einer Ausführung ein Kommandieren bzw. Ausgeben von Steuerdaten in Abhängigkeit von Soll- und Ist-Werten, insbesondere einem Vergleich von Soll- und Ist-Werten, bzw. ein Regeln.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert: Fig einen Roboterarbeitsplatz mit einem Roboter und einem System zum Überprüfen und/oder Modifizieren eines Arbeitsprozesses des Roboters nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zu einem Zeitpunkt des simulierten Arbeitsprozesses;
Fig 2 den Roboterarbeitsplatz, wobei ein Simulationsmittel des Systems zu dem Zeitpunkt eine andere Pose des Roboters simuliert;
Fig 3 den Roboterarbeitsplatz, wobei das Simulationsmittel einen anderen Zeitpunkt des Arbeitsprozesses simuliert; und
Fig 4 ein Verfahren zum Überprüfen bzw. Modifizieren des Arbeitsprozesses des Roboters nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Roboterarbeitsplatz, der einen Roboter(arm) 10 mit einem
Endeffektor 1 1 , einer Schwinge 12 und einer Basis 13 und ein System zum
Überprüfen und/oder Modifizieren eines Arbeitsprozesses des humankollaborierenden Roboters nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung aufweist. Das System weist ein Steuermittel in Form einer Robotersteuerung 20 auf, die mit Antrieben des Roboters 10 Steuer- und Messdaten austauscht, wie in Fig. 1 durch einen strich-punktierten Doppelpfeil angedeutet. Das Steuermittel 20 weist eine
Bahnplanung, insbesondere Redundanzauflösung, eine Nachgiebigkeitsregelung und eine Kollisionsreaktion auf. Als Arbeitsprozess wird exemplarisch ein horizontales Ausstrecken des Roboter(arms) bzw. seines Endglieds 11 , insbesondere -effektors, betrachtet. Die Bahnplanung des Steuermittels 20 ermittelt hierzu in Abhängigkeit von einem vorgegebenen
Roboterprogramm entsprechende Soll-Positionen der Gelenke des Roboterarms, die Redundanzauflösung wählt beispielsweise zwischen den in Fig. 1 , 2 anhand durch ein Robotermodell 310 illustrierten Posen des Roboter(arm)s 10, wobei diese singulären Posen rein exemplarisch zur kompakteren Erläuterung verwendet werden und der Roboter in einer nicht dargestellten Abwandlung beispielsweise sieben oder mehr Achsen bzw. Gelenke aufweisen kann. Die Nachgiebigkeitsregelung erzeugt auf Basis der geplanten Bahn entsprechende Soll-Positionen eines Anlenkpunktes einer virtuellen Feder. Die Kollisionsreaktion reduziert bei Erkennen einer Kollision eine Geschwindigkeit des Roboters auf Null.
Das System weist weiter ein Simulationsmittel 30 in Form eines Rechners auf, auf dem ein Simulationsprogramm zum Simulieren des zu überprüfenden bzw.
modifizierenden Arbeitsprozesses implementiert ist.
Steuer- und Simulationsmittel 20, 30 sind voneinander trenn- bzw. entkoppelbar ausgebildet und tauschen über hierzu eingerichtete Schnittstellen 21 , 31 Daten miteinander aus, wie in Fig. 1 durch einen strich-punktierten Doppelpfeil angedeutet.
Das Simulationsmittel 30 weist ein Mehrkörper(simulations)modell 310 des Roboters 10 und ein Mehrkörper(simulations)modell 340 eines Hindernisses in Form einer
Messeinrichtung 40 auf, das bzw. die eine durch eine Feder 42 nachgiebig auf einem Messmittel 43 gelagerte Kontaktfläche 41 aufweist, um einen mit dem Roboter 10 kollaborierenden Menschen zu repräsentieren, wobei dieses Hindernis 40 real nicht vorhanden (und daher in Fig. 1 nur gestrichelt dargestellt), sondern nur durch das Hindernismodell 340 virtuell modelliert ist.
In einem Schritt a) (vgl. Fig. 4) eines in Fig. 4 gezeigten Verfahrens zum Überprüfen bzw. Modifizieren des Arbeitsprozesses des Roboters nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ordnet das Simulationsmittel 30 das Hindernismodell 340 virtuell in einer ersten Pose relativ zum Robotermodell 310 derart an, dass eine
Kollision einer Schwinge 12 des (realen) Roboters 10 mit dem realen Hindernis 40 beim Durchführen des Arbeitsprozesses simuliert werden kann, wie in Fig. 1
angedeutet.
Anschließend wird in Schritt a) der Arbeitsprozess, insbesondere die dabei
auftretende Kollision, durch das Simulationsmittel 30 simuliert. Hierzu bzw. -bei überträgt das Steuermittel 20 in Abhängigkeit von dem
vorgegebenen Roboterprogramm Steuerdaten zur Durchführung des
Arbeitsprozesses an das Simulationsmittel 30, das hieraus (virtuelle) Antriebskräfte bzw. -momente ermittelt, die es in der Simulation auf das Robotermodell 310 aufprägt, insbesondere in dessen Bewegungsgleichungen einsetzt, die numerisch integriert werden.
Umgekehrt simuliert das Simulationsmittel 30 bei der Simulation Messdaten, beispielsweise virtuelle Gelenkstellungen und/oder -geschwindigkeiten der Gelenke des Robotermodells 310, und überträgt diese an das Steuermittel 20, das diese zum Ermitteln der Steuerdaten nutzt.
Zudem ermittelt das Simulationsmittel 30 bei der Simulation in Schritt a) virtuelle Belastungen des Hindernisses 40 bzw. Hindernismodells 340 bei der simulierten Kollision mit dem Roboter 10 bzw. Robotermodell 310. In einem Schritt b) überprüft das Simulationsmittel 30 den Arbeitsprozess in
Abhängigkeit von diesen Belastungen, indem es diese mit vorgegebenen
Grenzwerten vergleicht und bei Überschreiten (Schritt b):„Y") eine
Sicherheitsabnahme verweigert (Schritt S10).
Falls die Belastungen die vorgegebenen Grenzwerte nicht überschreiten (Schritt b): „N"), positioniert das Simulationsmittel 30 das Hindernismodell 340 bzw. das
Hindernis 40 jeweils virtuell in einer neuen Pose, wie dies in Fig. 1 exemplarisch gestrichelt und in Fig. 1 , 3 zudem durch einen Apostroph angedeutet ist (Schritt S30), und wiederholt hierfür die Schritte a), b), bis schließlich eine vorgegebene Anzahl von Hindernisposen überprüft oder ein anderes Abbruchkriterium erreicht worden ist (Schritt S20:„Y"). Anschließend wird die Sicherheitsabnahme erteilt (Schritt S40).
In Fig. 1 kollidiert der Roboter 10 bzw. das Robotermodell 310 mit dem Hindernis 40 bzw. Hindernismodell 340 in dessen neuer Pose zum gleichen Zeitpunkt des simulierten Arbeitsprozesses bzw. in der gleichen Roboterpose. Dies soll
exemplarisch verdeutlichen, dass Kollisionen mit unterschiedlichen Gliedern des Roboters 10, beispielsweise seines Endeffektors 1 1 und seiner Schwinge 12, geprüft werden können.
Zusätzlich oder alternativ können auch Kollisionen an unterschiedlichen (Zeit-, insbesondere Bahn)Punkten des Arbeitsprozesses geprüft werden, wie durch die Figurenfolge Fig. 2 Fig. 3 angedeutet, indem das Hindernismodell 340 bzw. das Hindernis 40 virtuell aus der Pose der Fig. 2 in die neue Pose der Fig. 3 verschoben und hierfür erneut der Arbeitsprozess simuliert werden, wobei nun der Roboter 10 bzw. das Robotermodell 310 mit dem Hindernis 40 bzw. Hindernismodell 340 an einem späteren (Zeit-, insbesondere Bahn)Punkt virtuell kollidiert. Zusätzlich oder alternativ zu einer Überprüfung des Arbeitsprozesses kann dieser auch modifiziert werden.
Hierzu wird in Schritt b) beispielsweise die vorgegebene Roboterbahn und/oder Bahnplanung, insbesondere Redundanzauflösung, Nachgiebigkeitsregelung und/oder Kollisionsreaktion des Roboters 10 bzw. Steuermittels 20 derart modifiziert, dass die bei der bzw. den Simulation(en) ermittelten Belastungen reduziert werden.
Dies ist wiederum exemplarisch durch den Vergleich der Fig. 1 , 2 angedeutet.
Ergeben sich beispielsweise bei Simulation der Kollision des Endeffektors 11 mit der Kontaktfläche 41 des Hindernisses 40 in der in Fig. 2 gezeigten Roboterpose (virtuell) niedrigere Belastungen des Hindernisses 40 bzw. in dessen Messmittel 43 als in der Fig. 1 gezeigten Roboterpose, werden Roboterbahn und/oder Redundanzauflösung so modifiziert, dass die Robotersteuerung 20 zur Durchführung des realen
Arbeitsprozesses die Roboterpose der Fig. 2 kommandiert bzw. präferiert.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen
Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die
Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die
Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten
Merkmalskombinationen ergibt. Bezuqszeichenliste
10 Roboter(arm)
11 Endeffektor
12 Schwinge
13 Basis
20 Robotersteuerung (Steuermittel)
21 Schnittstelle
30 Simulationsmittel
31 Schnittstelle
40 Messeinrichtung (Hindernis)
41 Kontaktfläche
42 Feder
43 Messmittel
310 Robotermodell
340(i) Hindernismodell

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Überprüfen und/oder Modifizieren eines Arbeitsprozesses eines Roboters (10), mit den Schritten:
a) Simulieren des Arbeitsprozesses durch ein Simulationsmittel (30), wobei hierbei
das Simulationsmittel mit einem Steuermittel (20) zum Steuern des Roboters Daten austauscht, und
eine Kollision des Roboters, insbesondere eines Endglieds (1 1 ), einer Basis (13) und/oder wenigstens eines dazwischen angeordneten Armglieds (12) des Roboters, mit einem Hindernis (40) simuliert wird, welches eine erste Pose relativ zum Roboter aufweist;
und
b) Überprüfen und/oder Modifizieren des Arbeitsprozesses in Abhängigkeit von der simulierten Kollision, insbesondere dabei ermittelter Belastungen des Hindernisses und/oder Roboters.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a), b) wenigstens einmal wiederholt werden, wobei
das Hindernis eine neue Pose relativ zum Roboter aufweist; und
der Arbeitsprozess in Abhängigkeit von der simulierten Kollision des Roboters mit dem die neue Pose aufweisenden Hindernis überprüft und/oder modifiziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder neue Pose in Abhängigkeit von wenigstens einer vorhergehenden Simulation und/oder stochastisch oder in Abhängigkeit von einer regelbasierten Auswahl vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel eine Bahnplanung, insbesondere Redundanzauflösung, eine Nachgiebigkeitsregelung und/oder eine Kollisionsreaktion aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Simulationsmittel ein Robotermodell (310), insbesondere Mehrkörpermodell, des Roboters und/oder ein Hindernismodell (340; 340'), insbesondere Mehrkörpermodell, des Hindernisses aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hindernis wenigstens eine, insbesondere durch das Hindernismodell modellierte, nachgiebig gelagerte Kontaktfläche (41 ) aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Simulationsmittel und das Steuermittel voneinander trennbar ausgebildet sind.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel, insbesondere in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Roboterprogramm, Steuerdaten zur Durchführung des Arbeitsprozesses an das Simulationsmittel und/oder das Simulationsmittel simulierte Messdaten des simulierten Arbeitsprozesses an das Steuermittel überträgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsprozess eine Kollaboration des Roboters mit wenigstens einem Menschen aufweist.
10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Hindernis diesen Menschen repräsentiert.
1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Überprüfen ein Vergleich der ermittelten Belastungen des Hindernisses mit vorgegebenen Grenzwerten; und/oder
das Modifizieren ein Reduzieren der ermittelten Belastungen des Hindernisses aufweist.
12. Simulationsmittel (30) zum Simulieren eines Arbeitsprozesses eines Roboters (10), das zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden
Ansprüche eingerichtet ist.
3. Steuermittel (20) zum Steuern eines Roboters (10), das zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
4. System zum Überprüfen und/oder Modifizieren eines Arbeitsprozesses eines Roboters (10), das zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist und/oder aufweist:
Steuermittel (20) zum Steuern des Roboters;
Simulationsmittel (30) zum Simulieren des Arbeitsprozesses unter Austausch von Daten mit dem Steuermittel und Simulieren einer Kollision des Roboters, insbesondere eines Endglieds (11 ), einer Basis (13) und/oder wenigstens eines dazwischen angeordneten Armglieds (12) des Roboters, mit einem Hindernis (40), welches eine erste Pose relativ zum Roboter aufweist; und
Mittel (20, 30) zum Überprüfen und/oder Modifizieren des Arbeitsprozesses in
Abhängigkeit von der simulierten Kollision, insbesondere dabei ermittelter
Belastungen des Hindernisses und/oder Roboters.
5. Roboterarbeitsplatz mit einem Roboter (10) und einem System zum Überprüfen und/oder Modifizieren eines Arbeitsprozesses des Roboters nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
16. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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