DE102017210947B4

DE102017210947B4 - Feedback Robotermechanik

Info

Publication number: DE102017210947B4
Application number: DE102017210947.5A
Authority: DE
Inventors: Yevgen Kogan
Original assignee: KUKA Deutschland GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2037-06-29
Also published as: DE102017210947A1

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Manipulators (10), insbesondere eines Gelenkarmroboters, umfassend: Ansteuern des Manipulators mittels eines Bediengeräts (22) durch einen Anwender (20) und Bereitstellen eines akustischen Feedbacks auf Steuerbefehle, wobei das akustische Feedback durch ein Betriebsgeräusch des Manipulators oder seiner Peripherie (10)erzeugt wird, wobei das Betriebsgeräusch durch eine Feststellbremse, die Kinematik des Manipulators selbst, einen Greifer (16), einen Motor oder ein Ventil erzeugt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Manipulators, wobei auf Steuerbefehle ein akustisches Feedback gegeben werden soll.
Ein Manipulator, insbesondere ein Roboter, ist ein frei programmierbares, programmgesteuertes Handhabungsgerät. Er besteht in der Regel aus einer Anzahl an beweglichen Gliedern, die aneinander gekettet sind. Die Bewegung der einzelnen Glieder, die über Achsen bzw. Gelenke verbunden sind, erfolgt durch die gezielte Regelung von Motoren, die den einzelnen Achsen bzw. Gelenken zugeordnet sind.
Während der Bedienung von Manipulatoren, wie beispielsweise über eine grafische Benutzeroberfläche oder mithilfe von Tasten, ist oft eine Bestätigung, d.h. ein Feedback, über Eingaben wünschenswert. In vielen Fällen wird ein derartiges Feedback über entsprechende Anzeigen am Bildschirm oder über beispielsweise eine Vibration des Eingabegeräts oder ähnliches gegeben. Jedoch ist dies in vielen Fällen nachteilhaft, da der Anwender den entsprechenden Bildschirm im Blickfeld haben muss, bzw. er muss das Bediengerät in den Händen halten. Daher ist eine blinde Bedienung, d.h. eine Bedienung ohne auf einen Bildschirm achten zu müssen, nicht möglich.
Eine bekannte Alternative hierzu ist ein Feedback mit akustischen Signalen. Beispielsweise sind Bediengeräte bekannt, die über einen entsprechenden Lautsprecher verfügen, der akustische Signale in Reaktion auf bestimmte Steuerbefehle ausgibt. Bei bestehenden Manipulator-Systemen müssen diese jedoch gegebenenfalls mit einem Lautsprecher nachgerüstet werden, was umständlich und mit Kosten verbunden ist. Zudem ist das Umfeld eines zu programmierenden bzw. zu steuernden Manipulators häufig relativ laut, so dass entsprechend großdimensionierte Lautsprecher notwendig sind, für die gegebenenfalls nicht genügend Platz zur Verfügung steht.
Aus der Druckschrift DE 10 2014 200 066 A1 ist ein Bediengerät für eine Werkzeugmaschine mit lageabhängiger Zuordnung von Bedienbefehlen zu einzelnen Bewegungsachsen der Werkzeugmaschine bekannt.
Die DE 10 2015 012 962 A1 zeigt ein Robotersystem mit zumindest einem Roboterarm und einer Steuereinheit.
In der WO 2012/155167 A2 wird ein Verfahren zur manuell gesteuerten Beeinflussung von Bewegungen einer Maschine oder Anlage sowie eine entsprechende Maschinensteuerung beschrieben.
Aus der AT 515719 A1 ist eine Bedieneinrichtung und ein Steuersystem zum Erzeugen von Steuerbefehlen für eine Steuereinrichtung einer Maschine oder Anlage bekannt.
Die Druckschrift EP 2 216 144 A2 offenbart ein Verfahren und System zur Kontrolle von Bauteilen und/oder Funktionseinheiten mit einer Prüfvorrichtung.
Weiterhin ist aus der DE 10 2008 018 962 B4 ein Verfahren zur Steuerung eines Roboters bekannt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung den Stand der Technik zu verbessern und ein verbessertes Verfahren zum Steuern eines Manipulators zu schaffen, bei dem ein akustisches Feedback auf Steuerbefehle eines Anwenders bereitgestellt wird, ohne die Notwendigkeit zusätzliche Hardware bereitzustellen. Diese und andere Aufgaben, die dem Leser beim Studium der folgenden Beschreibung genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Steuern eines Manipulators, wie insbesondere eines Gelenkarmroboters, umfassend ein Ansteuern des Manipulators mittels eines Bediengeräts durch einen Anwender und Bereitstellen eines akustischen Feedbacks auf Steuerbefehle. Das akustische Feedback wird dabei durch ein Betriebsgeräusch des Manipulators oder seiner Peripherie erzeugt.
Das Bediengerät kann beispielsweise ein entsprechend eingerichteter Computer sein oder ein Tablet oder eine Fernsteuerung oder ähnliches. Unter Ansteuern des Manipulators wird hierin jegliche Art von Bedienung, Steuerung oder Programmierung u.ä. eines Manipulators verstanden, bei der die Abgabe eines akustischen Feedbacks auf Befehle hilfreich sein kann. Beispielsweise kann ein Steuerbefehl das Einschalten eines stillgelegten Manipulators betreffen und mittels des akustischen Feedbacks wird dem Anwender mitgeteilt, dass der Manipulator aktiviert und betriebsbereit ist. Der vorliegenden Erfindung liegt die Beobachtung zu Grunde, dass Manipulatoren, insbesondere Gelenkarmroboter, wie Industrieroboter, oft verschiedenartige Geräusche bei ihrem Betrieb von sich geben. Speziell sind es Motor- und/oder Getriebegeräusche sowie Geräusche beim Aktivieren und Deaktivieren von Feststellbremsen, bzw. dem Öffnen und Schließen von Feststellbremsen. Die vorliegende Erfindung macht sich diese Betriebsgeräusche zu Nutzen. Daher wird keine zusätzliche Hardware zur Erzeugung des akustischen Feedbacks, wie beispielsweise Lautsprecher oder ähnliches, benötigt. Das vorliegende Verfahren kann somit ohne strukturelle Umrüstung bei vorhandenen Manipulator-Systemen eingesetzt werden, da die notwendigen Maßnahmen zur Bereitstellung eines akustischen Feedbacks durch Betriebsgeräusche des Manipulators alleine durch eine entsprechende Steuerung des Manipulators umgesetzt werden können.
Erfindungsgemäß wird das Betriebsgeräusch durch eine Feststellbremse, die Kinematik des Manipulators selbst, einen Greifer, einen Motor oder ein Ventil erzeugt. Selbstverständlich ist es möglich verschiedene Elemente des Manipulators zu nutzen, um unterschiedliche Betriebsgeräusche als akustisches Feedback bereitzustellen.
Insbesondere vorzugsweise wird das Betriebsgeräusch durch ein Öffnen oder Schließen einer Feststellbremse des Manipulators erzeugt. Die Bremsen von Manipulatoren erzeugen relativ laute Betriebsgeräusche und die Erzeugung des akustischen Feedbacks mit derartigen Bremsen ist besonders einfach zu 20 realisieren. Dabei wird beispielsweise kurzzeitig, bei stehendem Manipulator, eine Bremse auf und wieder zugemacht. Dabei entsteht ein relativ lautes Klickgeräusch, welches in der Umgebung des Manipulators gut hörbar ist, und dass sich daher besonders gut als akustisches Feedback eignet.
Grundsätzlich bevorzugt ist es, dass während der Erzeugung des Betriebsgeräuschs der Manipulator angesteuert wird, um eine Bewegung des Manipulators zu verhindern. Wenn beispielsweise eine Bremse auf und wieder zugemacht wird, um das Betriebsgeräusch zu erzeugen, wird der Roboter durch Regelung am Absacken gehindert.
Weiter vorzugsweise wird das Betriebsgeräusch durch ein Schwingen der Kinematik des Manipulators erzeugt. Hierzu kann durch entsprechende Regelung der Antriebe eine Schwingung der Kinematik im hörbaren Bereich produziert werden, die ebenso als akustisches Feedback geeignet ist. Diese Möglichkeit ist dabei von den kinematischen Eigenschaften der jeweiligen Kinematik abhängig. Beispielsweise kann die Kinematik des Manipulators kurz gerüttelt werden, um ein akustisches Feedback auf einen Steuerbefehl, wie etwa das Einschalten oder Ausschalten des Manipulators, zu erzeugen.
Weiter vorzugsweise wird das Betriebsgeräusch durch ein Öffnen oder Schließen eines Greifers des Manipulators erzeugt. Auf diese Weise kann ein relativ lautes Klackgeräusch erzeugt werden. Bei Verwendung von pneumatisch betriebenen Greifern kommt zudem oder alternativ ein relativ lautes Pneumatikgeräusch hinzu. Dabei muss selbstverständlich sichergestellt werden, dass derartige Handlungen keine Gefahrsituation erzeugen. Beispielsweise muss durch die Steuerung sichergestellt sein, dass sich beim Öffnen oder Schließen des Greifers kein Bauteil im Greifer befindet, welches ansonsten herausfallen könnte.
Vorzugsweise wird das Betriebsgeräusch durch ein Öffnen oder Schließen eines Ventils des Manipulators erzeugt, insbesondere eines Pneumatik-Ventils. Beim Öffnen oder Schließen von Ventilen entstehen ebenfalls relativ laute Betriebsgeräusche, die sich gut als akustisches Feedback eignen.
Grundsätzlich bevorzugt wird das Betriebsgeräusch nicht durch einen akustischen Signalgeber, wie einen Lautsprecher oder eine Sirene erzeugt. Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt gerade darin, dass keine weitere oder zusätzliche Hardware notwendig ist, sondern dass das akustische Feedback über die ohnehin am Manipulator vorhandenen Bauteile erzeugt wird.
Dem Fachmann ist dabei klar, dass die oben beschriebenen Betriebsgeräusche auch in beliebiger Kombination verwendet werden können.
Im Folgenden wird die Erfindung kurz unter Bezugnahme auf die beigefügte 1 näher beschrieben.
In 1 ist beispielhaft ein Manipulator 10 dargestellt, sowie ein Anwender 20, der in seiner Hand ein mobiles Bediengerät 22 zur Bedienung bzw. Steuerung des Manipulators 10 hält.
Der Manipulator 10 ist ein mehrachsiger Gelenkarmroboter und weist mehrere Glieder 12 auf, die über Achsen 14 miteinander drehbar verbunden sind. Als Endeffektor trägt der Manipulator 10 einen Greifer 16. Wenn der Anwender 20 einen Steuerbefehl an den Manipulator 10 ausgibt, so kann dieser beispielsweise ein akustisches Feedback durch ein Betriebsgeräusch erzeugen, indem der Greifer 16 kurzzeitig schließt und wieder öffnet. Hierdurch wird ein Klackgeräusch erzeugt, welches als akustisches Feedback dient. Alternativ können auch beispielsweise die Feststellbremsen in einem oder mehreren der Achsen 14 geöffnet und geschlossen werden, um hierdurch ein Geräusch zu erzeugen.
Bezugszeichenliste

10: Manipulator
12: Glied
14: Achsen
16: Greifer
20: Anwender
22: Bediengerät

Claims

Verfahren zum Steuern eines Manipulators (10), insbesondere eines Gelenkarmroboters, umfassend: Ansteuern des Manipulators mittels eines Bediengeräts (22) durch einen Anwender (20) und Bereitstellen eines akustischen Feedbacks auf Steuerbefehle, wobei das akustische Feedback durch ein Betriebsgeräusch des Manipulators oder seiner Peripherie (10)erzeugt wird, wobei das Betriebsgeräusch durch eine Feststellbremse, die Kinematik des Manipulators selbst, einen Greifer (16), einen Motor oder ein Ventil erzeugt wird.
Verfahren zum Steuern eines Manipulators (10) nach Anspruch 2, wobei das Betriebsgeräusch durch ein Öffnen und/oder Schließen einer Feststellbremse des Manipulators (10) erzeugt wird.
Verfahren zum Steuern eines Manipulators (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei während der Erzeugung des Betriebsgeräuschs der Manipulator angesteuert wird, um eine Bewegung des Manipulators (10) zu verhindern.
Verfahren zum Steuern eines Manipulators (10) nach Anspruch 2, wobei das Betriebsgeräusch durch ein Schwingen der Kinematik des Manipulators (10) erzeugt wird.
Verfahren zum Steuern eines Manipulators (10) nach Anspruch 2, wobei das Betriebsgeräusch durch ein Öffnen oder Schließen eines Greifers (16) des Manipulators (10) erzeugt wird.
Verfahren zum Steuern eines Manipulators (10) nach Anspruch 2, wobei das Betriebsgeräusch durch ein Öffnen oder Schließen eines Ventils des Manipulators (10) erzeugt wird, insbesondere eines Pneumatik-Ventils.
Verfahren zum Steuern eines Manipulators (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betriebsgeräusch nicht durch einen akustischen Signalgeber, wie einen Lautsprecher oder eine Sirene, erzeugt wird.