DE102021113139B3

DE102021113139B3 - Method of using a robotic device; System; computer program; storage medium

Info

Publication number: DE102021113139B3
Application number: DE102021113139.1A
Authority: DE
Inventors: Daisuke KIRIHARA
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-05-20
Filing date: 2021-05-20
Publication date: 2022-09-01
Anticipated expiration: 2041-05-21
Also published as: WO2022242790A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwendung einer Robotereinrichtung, wobei die Robotereinrichtung ein Getriebe und eine Sensoreinrichtung aufweist, wobei mithilfe der Sensoreinrichtung ein an dem Getriebe oder einem Getriebeteil des Getriebes anliegendes Drehmoment ermittelbar ist,wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:-- in einem Ermittlungsschritt wird eine Drehmomentmessinformation, bettreffend das an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegende Drehmoment, mithilfe der Sensoreinrichtung ermittelt,-- in einem Abgleichsschritt wird ein Abgleich mithilfe der Drehmomentmessinformation und mindestens einem Drehmomentschwellenwert durchgeführt, wobei ein oder mehrere Operationsparameter der Robotereinrichtung in Abhängigkeit des Abgleichs der Drehmomentmessinformation mit dem Drehmomentschwellenwert angepasst werden.The invention relates to a method for using a robot device, the robot device having a gearbox and a sensor device, with the sensor device being able to determine a torque applied to the gearbox or a gearbox part of the gearbox, the method comprising the following steps: In the determination step, torque measurement information relating to the torque applied to the transmission or the transmission part is determined using the sensor device,-- in a comparison step, a comparison is carried out using the torque measurement information and at least one torque threshold value, with one or more operating parameters of the robot device depending on the comparison of the Torque measurement information can be matched with the torque threshold.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwendung einer Robotereinrichtung, wobei die Robotereinrichtung ein Getriebe und eine Sensoreinrichtung aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein System, aufweisend eine Robotereinrichtung, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Speichermedium.The invention relates to a method for using a robot device, the robot device having a gear and a sensor device. Furthermore, the invention relates to a system having a robot device, a computer program and a computer-readable storage medium.

Aktuatoreinheiten, die ein Getriebe, insbesondere einen Reducer, und einen Motor aufweisen, werden für Gelenke von verschiedenen Typen von Robotern benutzt. Beispielsweise kommen derartige Aktuatoreinheiten bei Roboterarmen oder X-Y-Robotern zum Einsatz. Die Anwendung solcher Aktuatoreinheiten erstreckt sich hierbei unter anderem auf industrielle Roboter, kollaborative Roboter, Service-Roboter, medizinische Roboter oder Spielzeugroboter.Actuator units, which have a gearbox, in particular a reducer, and a motor, are used for joints of various types of robots. For example, such actuator units are used in robot arms or X-Y robots. The application of such actuator units extends here, inter alia, to industrial robots, collaborative robots, service robots, medical robots or toy robots.

Lange Lebenszeiten und Sicherheitsaspekte spielen dabei für die Aktuatoreinheiten eine entscheidende Rolle. Das am Getriebe anliegende Drehmoment kann einen entscheidenden Einfluss auf den Verschleiß des Getriebes haben. Das anliegende Drehmoment hängt dabei beispielsweise von einer mithilfe der Robotereinrichtung transportierten Masse bzw. einem Werkstück ab. Ferner kann das Drehmoment von den Beschleunigung- und Bremsvorgängen während eines Operationszyklus, der Bewegung und Positionierung des Roboterarms und von der Gesamtzeit, die für einen abgeschlossenen Bewegungsvorgang (duty cycle) zur Verfügung steht, abhängen. Das tatsächlich an das Getriebe abgegebene Drehmoment ist in der Anwendung dabei typischerweise unbekannt. Auch eine Geschwindigkeitsdirektivenregelung kann das auf das Getriebe wirkende Drehmoment gemäß dem Stand der Technik nicht berücksichtigen, da sie typischerweise nur die Geschwindigkeitsabweichungen und das Motordrehmoment verwaltet. Hierdurch können Situationen entstehen, in denen das tatsächliche Drehmoment ein zulässiges Drehmoment des Getriebes bzw. Reducers überschreitet, weil es keine Möglichkeit gibt, das tatsächliche an das Getriebe gegebene Drehmoment zu messen. Als Folge des überschrittenen zulässigen Drehmoments kann es zu einem Anstieg des Verschleißes und der Temperatur kommen, was letztendlich die Lebensdauer des Getriebes verringert. Auch der Zustand von Schmierfetten des Getriebes kann dadurch schlechter werden. Das Getriebe benötigt typischerweise solche Schmierfette, um den Verschleiß geringzuhalten. Hierbei können Probleme bezüglich Lecks für das Schmierfett entstehen. Eine Leckage von Schmierfett kann beispielswiese zu den folgenden nachteiligen Effekten führen:

- Eine Erhöhung des Verschleißes und der Temperatur, was letztendlich die Lebenszeit des Getriebes verringert;
- Das austretende Fett kann an Produkte oder Gegenstände gelangen und diese verunreinigen oder beschädigen;
- Staub kann sich an austretendes Fett haften, was zu diversen Problemen in der Anwendung führen kann.

Long service life and safety aspects play a decisive role for the actuator units. The torque applied to the gearbox can have a decisive influence on the wear of the gearbox. The applied torque depends, for example, on a mass or a workpiece transported with the aid of the robot device. Furthermore, the torque may depend on the acceleration and deceleration processes during an operation cycle, the movement and positioning of the robot arm, and the total time available for a completed movement process (duty cycle). The torque actually delivered to the transmission is typically unknown in the application. Also, prior art speed directive control cannot account for the torque acting on the transmission as it typically only manages the speed deviations and engine torque. This can create situations where the actual torque exceeds the allowable torque of the gearbox or reducer because there is no way to measure the actual torque delivered to the gearbox. As a result of exceeding the permissible torque, there can be an increase in wear and temperature, which ultimately reduces the service life of the gearbox. The condition of the lubricating greases in the gearbox can also deteriorate as a result. The transmission typically requires such lubricating greases to keep wear to a minimum. This can cause grease leakage problems. For example, leakage of grease can lead to the following adverse effects:

- An increase in wear and temperature, which ultimately reduces the life of the gearbox;
- The escaping fat can reach products or objects and contaminate or damage them;
- Dust can adhere to leaking grease, which can lead to various problems in use.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verschleiß, Defekte und/oder Fehler eines Getriebes einer Robotereinrichtung effizient zu verringern.It is an object of the present invention to efficiently reduce wear, defects and/or errors of a transmission of a robot device.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Verwendung einer Robotereinrichtung, wobei die Robotereinrichtung ein Getriebe und eine Sensoreinrichtung aufweist, wobei mithilfe der Sensoreinrichtung ein an dem Getriebe oder einem Getriebeteil des Getriebes anliegendes Drehmoment ermittelbar ist,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

-- in einem Ermittlungsschritt wird eine Drehmomentmessinformation, bettreffend das an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegende Drehmoment, mithilfe der Sensoreinrichtung ermittelt,
-- in einem Abgleichsschritt wird ein Abgleich mithilfe der Drehmomentmessinformation und mindestens einem Drehmomentschwellenwert durchgeführt, wobei ein oder mehrere Operationsparameter der Robotereinrichtung in Abhängigkeit des Abgleichs der Drehmomentmessinformation mit dem Drehmomentschwellenwert angepasst werden.

The object is achieved according to the invention by a method for using a robot device, the robot device having a gear and a sensor device, it being possible to determine a torque present on the gear or a gear part of the gear with the aid of the sensor device,
the method comprising the following steps:

-- in a determination step, torque measurement information relating to the torque applied to the transmission or the transmission part is determined using the sensor device,
-- in a comparison step, a comparison is carried out using the torque measurement information and at least one torque threshold value, wherein one or more operating parameters of the robot device are adjusted depending on the comparison of the torque measurement information with the torque threshold value.

Hierdurch wird eine vorteilhafte Ermittlung des auf das Getriebe oder ein Getriebeteil des Getriebes wirkenden Drehmoments möglich, wobei in Abhängigkeit eines Abgleichs mit einem Drehmomentschwellenwert eine Anpassung der Operationsparameter der Robotereinrichtung vorgenommen werden kann. Somit können Fälle von Überlastungen der Robotereinrichtung vermieden werden, sodass sich die Lebenszeit in vorteilhafter Weise erhöhen lässt und Verschleiß und Fehler verringert werden können. Es ist dabei insbesondere denkbar, dass der eine oder die mehreren Operationsparameter der Robotereinrichtung zumindest derart angepasst werden, dass das auf das Getriebe oder das Getriebeteil wirkende Drehmoment den Drehmomentschwellenwert im Betrieb der Robotereinrichtung nicht überschreitet. Hierdurch ergeben sich insbesondere Vorteile gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, bei denen die Beschleunigungsdauern und Verlangsamungsdauern eingestellt werden, indem das an das Getriebe, insbesondere einen Reducer, gegebene Drehmoment aus dem Motordrehmoment geschätzt wird. Mithilfe der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere in besonders vorteilhafter Weise möglich, automatisch die optimalen Beschleunigungs- und/oder Verlangsamungsdauern innerhalb des zulässigen Drehmomentbereichs einzustellen, während das tatsächlich an das Getriebe, insbesondere den Reducer, abgegebene Drehmoment mithilfe der Sensoreinrichtung gemessen wird.This makes it possible to advantageously determine the torque acting on the transmission or a transmission part of the transmission, with the operating parameters of the robot device being able to be adapted as a function of a comparison with a torque threshold value. Thus, cases of overloading of the robot device can be avoided, so that the service life can be increased in an advantageous manner and wear and tear and errors can be reduced. It is particularly conceivable that the one or more operating parameters of the robot device are at least adjusted in such a way that the torque acting on the transmission or the transmission part does not exceed the torque threshold value during operation of the robot device. This results in particular advantages over methods known from the prior art, in which the acceleration and deceleration times are set by Transmission, in particular a reducer, given torque is estimated from the engine torque. With the aid of the present invention, it is particularly advantageously possible to automatically set the optimum acceleration and/or deceleration times within the permissible torque range, while the torque actually delivered to the transmission, in particular the reducer, is measured using the sensor device.

Die Anpassung des mindestens einen Operationsparameters umfasst insbesondere eine Anpassung des Lastfalls der Robotereinrichtung, insbesondere betreffend einen Bewegungszyklus bzw. Operationszyklus der Robotereinrichtung.The adjustment of the at least one operation parameter includes in particular an adjustment of the load case of the robot device, in particular relating to a movement cycle or operation cycle of the robot device.

Es ist bevorzugt denkbar, dass der Drehmomentschwellenwert ein einstellbarer oder vorgebbarer Schwellenwert ist. Vorzugsweise ist der Drehmomentschwellenwert abhängig von der Robotereinrichtung und/oder dem Getriebe, insbesondere von Eigenschaften und/oder Kennwerten der Robotereinrichtung und/oder des Getriebes.It is preferably conceivable that the torque threshold value is an adjustable or specifiable threshold value. The torque threshold value is preferably dependent on the robot device and/or the transmission, in particular on properties and/or characteristic values of the robot device and/or the transmission.

Die Robotereinrichtung umfasst vorzugsweise eine Robotergliedmaße, insbesondere einen Roboterarm oder ein Roboterbein. Das Getriebe ist insbesondere zur Bewegung und/oder Einstellung der Robotergliedmaße, insbesondere des Roboterarms oder Roboterbeins, eingerichtet. Das Getriebe ist insbesondere als Teil oder gemeinsam mit einer Aktuatoreinheit der Robotereinrichtung ausgebildet, die vorzugsweise einen Motor umfasst. Das Getriebeteil ist insbesondere ein Teil des Getriebes. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Getriebe vorzugsweise einen Harmonic Drive, insbesondere aufweisend ein als Flexspline ausgebildetes Getriebeteil.The robot device preferably comprises a robot limb, in particular a robot arm or a robot leg. The gearing is set up in particular for moving and/or adjusting the robot limbs, in particular the robot arm or robot leg. The transmission is in particular designed as part of or together with an actuator unit of the robot device, which preferably includes a motor. The transmission part is in particular a part of the transmission. According to one embodiment of the present invention, the gear preferably comprises a harmonic drive, in particular having a gear part designed as a flex spline.

Es ist vorzugsweise denkbar, dass die Schritte des Verfahrens wiederholt werden und/oder kontinuierlich ausgeführt werden. Es ist denkbar, dass die Schritte des Verfahrens in verschiedenen Reihenfolgen ausgeführt werden. Es ist insbesondere denkbar, dass sich die Schritte des Verfahrens teilweise oder vollständig zeitlich überschneiden.It is preferably conceivable that the steps of the method are repeated and/or carried out continuously. It is conceivable that the steps of the method are carried out in different orders. In particular, it is conceivable that the steps of the method partially or completely overlap in time.

Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Verfahren ein computerimplementiertes Verfahren ist.Provision is preferably made for the method to be a computer-implemented method.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen können den abhängigen Ansprüchen entnommen werden.Advantageous developments and configurations can be found in the dependent claims.

Erfindungsgemäß umfasst der eine oder die mehreren Operationsparameter einen oder mehrere der folgenden Parameter umfassen:

eine Dauer einer Verlangsamungsphase einer Bewegung der Robotereinrichtung,
insbesondere während eines Bewegungszyklus der Robotereirichtung;
eine Dauer einer Beschleunigungsphase einer Bewegung der Robotereinrichtung, insbesondere während eines Bewegungszyklus der Robotereirichtung;
einen oder mehrere zeitliche Abstände zwischen Bewegungsänderungen der Robotereinrichtung, insbesondere während eines Bewegungszyklus der Robotereirichtung. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Bewegungszyklus insbesondere ein abgeschlossener Operationszyklus der Robotereinrichtung, der sich insbesondere einmal oder mehrfach wiederholt. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Bewegungszyklus ein abgeschlossener Bewegungsvorgang der Robotereinrichtung. Somit wird insbesondere die Dauer einer Verlangsamungsphase, die Dauer einer Beschleunigungsphase und/oder einer oder mehrere zeitliche Abstände zwischen Bewegungsänderungen der Robotereinrichtung in Abhängigkeit des Abgleichsschritts, insbesondere des Abgleichs der Drehmomentmessinformation mit dem Drehmomentschwellenwert, angepasst. Hierdurch kann beispielsweise das maximale an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegende Drehmoment verringert werden, wenn detektiert wird, dass das maximale an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegende Drehmoment den Drehmomentschwellenwert, beispielsweise in einer Beschleunigungsphase oder Verlangsamungsphase, überschreitet. Alternativ oder zusätzlich kann hierdurch beispielsweise ein Mittelwert des an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegenden Drehmoments (während eines Bewegungszyklus der Robotereinrichtung) verringert werden, wenn detektiert wird, dass der Mittelwert des an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegenden Drehmoments den Drehmomentschwellenwert überschreitet.

According to the invention, the one or more operation parameters include one or more of the following parameters:

a duration of a deceleration phase of a movement of the robot device,
in particular during a movement cycle of the robotic device;
a duration of an acceleration phase of a movement of the robotic device, in particular during a movement cycle of the robotic device;
one or more time intervals between changes in movement of the robotic device, in particular during a movement cycle of the robotic device. According to one embodiment of the present invention, the movement cycle is in particular a completed operating cycle of the robotic device, which is repeated in particular once or several times. According to an embodiment of the present invention, the movement cycle is a completed movement process of the robotic device. Thus, in particular the duration of a slowdown phase, the duration of an acceleration phase and/or one or more time intervals between changes in movement of the robot device are adjusted depending on the adjustment step, in particular the adjustment of the torque measurement information with the torque threshold value. In this way, for example, the maximum torque applied to the transmission or the transmission part can be reduced if it is detected that the maximum torque applied to the transmission or the transmission part exceeds the torque threshold value, for example in an acceleration phase or deceleration phase. Alternatively or additionally, a mean value of the torque present at the gearbox or the gearbox part can be reduced (during a movement cycle of the robot device) if it is detected that the mean value of the torque present at the gearbox or the gearbox part exceeds the torque threshold value.

Erfindungsgemäß wird bei dem Abgleich die Drehmomentmessinformation oder eine von der Drehmomentmessinformation abgeleitete Information mit dem Drehmomentschwellenwert verglichen, wobei der eine oder die mehreren Operationsparameter der Robotereinrichtung derart in Abhängigkeit des Abgleichs der Drehmomentmessinformation mit dem Drehmomentschwellenwert angepasst werden, dass der eine oder die mehreren Operationsparameter zumindest dann angepasst werden, wenn der Abgleich ergibt, dass das ermittelte an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegende Drehmoment den Drehmomentschwellenwert überschreitet. Es ist denkbar, dass, wenn festgestellt wird, dass das ermittelte an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegende Drehmoment den Drehmomentschwellenwert nicht überschreitet, insbesondere über mindestens einen gesamten Bewegungszyklus, keine Anpassung des einen oder der mehreren Operationsparameter der Robotereinrichtung vorgenommen wird. Es ist alternativ jedoch denkbar, dass auch dann, wenn festgestellt wird, dass das ermittelte an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegende Drehmoment den Drehmomentschwellenwert unterschreitet, beispielsweise während eine Beschleunigungsphase und/oder Verlangsamungsphase oder über mindestens einen gesamten Bewegungszyklus, eine Anpassung des einen oder der mehreren Operationsparameter der Robotereinrichtung vorgenommen wird. Vorteilhafterweise ist in diesem Fall eine Anpassung des einen oder der mehreren Operationsparameter derart denkbar, dass das maximale, während eines Bewegungszyklus oder einer Beschleunigungsphase oder einer Verlangsamungsphase, an dem Getriebe oder Getriebeteil anliegende Drehmoment erhöht wird und insbesondere an den Drehmomentschwellenwert angenähert wird. Somit kann beispielsweise eine Optimierung des Arbeitsablaufs erfolgen. Insbesondere kann somit ein ggf. vorhandener Spielraum betreffend das Drehmoment besser ausgenutzt werden.According to the invention, during the comparison, the torque measurement information or information derived from the torque measurement information is compared with the torque threshold value, with the one or more operating parameters of the robot device being adjusted as a function of the comparison of the torque measurement information with the torque threshold value such that the one or more operating parameters are at least then be adjusted if the comparison shows that the determined torque applied to the transmission or the transmission part exceeds the torque threshold value. It is conceivable that if it is determined that the determined torque applied to the gearbox or the gearbox part does not exceed the torque threshold value, in particular over at least one entire movement cycle, no adjustment of the one or more operating parameters of the robot device is made. Alternatively, however, it is conceivable that even if it is determined that the determined torque applied to the transmission or the transmission part falls below the torque threshold value, for example during an acceleration phase and/or deceleration phase or over at least one entire movement cycle, an adjustment of one or the several operating parameters of the robot device is made. Advantageously, in this case, an adaptation of the one or more operating parameters is conceivable such that the maximum torque applied to the transmission or transmission part during a movement cycle or an acceleration phase or a deceleration phase is increased and in particular is approximated to the torque threshold value. In this way, for example, the workflow can be optimized. In particular, any leeway that may be present with regard to the torque can thus be better utilized.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es denkbar, dass der eine oder die mehreren Operationsparameter der Robotereinrichtung derart angepasst werden, dass bei einer Verwendung des einen oder der mehreren angepassten Operationsparameter ein maximales während eines gesamten Bewegungszyklus an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegendes Drehmoment den Drehmomentschwellenwert unterschreitet oder dem Drehmomentschwellenwert entspricht. Somit werden der oder die Operationsparameter vorzugsweise derart angepasst, dass das maximal auftretende Drehmoment den Drehmomentschwellenwert nicht mehr überschreitet.According to one embodiment of the present invention, it is conceivable that the one or more operating parameters of the robotic device are adjusted in such a way that when the one or more adjusted operating parameters are used, a maximum torque applied to the gearbox or the gearbox part during an entire movement cycle exceeds the torque threshold value is less than or equal to the torque threshold. Thus, the operating parameter or parameters are preferably adjusted in such a way that the maximum torque that occurs no longer exceeds the torque threshold value.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es denkbar, dass während eines Bewegungszyklus oder eines Teilbereichs eines Bewegungszyklus der Robotereinrichtung der Ermittlungsschritt kontinuierlich oder in gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Abständen durchgeführt wird, insbesondere derart, dass kontinuierlich oder in gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Abständen Drehmomentmessinformationen bettreffend das an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegende Drehmoment mithilfe der Sensoreinrichtung ermittelt werden,
wobei der Abgleichsschritt für mehrere oder alle der ermittelten
Drehmomentmessinformationen durchgeführt wird und/oder wobei der Abgleichsschritt für mehrere oder alle der ermittelten Drehmomentmessinformationen jeweils einen Abgleich mithilfe des Drehmomentschwellenwerts umfasst. Somit ist es insbesondere denkbar, dass eine Anpassung des oder der Operationsparameter der Robotereinrichtung durchgeführt wird sobald detektiert wird, dass eine oder mehrere der Drehmomentmessinformationen den mindestens einen Drehmomentschwellenwert überschreiten.According to one embodiment of the present invention, it is conceivable that during a movement cycle or part of a movement cycle of the robot device, the determination step is carried out continuously or at regular or irregular intervals, in particular in such a way that torque measurement information relating to the on the transmission is continuously or at regular or irregular intervals or the torque applied to the transmission part can be determined using the sensor device,
wherein the matching step for several or all of the determined
Torque measurement information is performed and / or wherein the adjustment step for several or all of the determined torque measurement information includes a comparison using the torque threshold value. It is therefore particularly conceivable that the operating parameter(s) of the robot device is adjusted as soon as it is detected that one or more items of torque measurement information exceed the at least one torque threshold value.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es denkbar, dass für einen Bewegungszyklus oder einen Teilbereich eines Bewegungszyklus der Robotereinrichtung eine Mittelwertinformation betreffend das an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegende Drehmoment ermittelt wird, insbesondere derart, dass die Mittelwertinformation mithilfe der während des Bewegungszyklus oder des Teilbereichs des Bewegungszyklus ermittelten Drehmomentmessinformationen gebildet wird,
wobei im Abgleichsschritt die Mittelwertinformation mit dem Drehmomentschwellenwert verglichen wird,
wobei bevorzugt der eine oder die mehreren Operationsparameter der Robotereinrichtung in Abhängigkeit des Abgleichs der Mittelwertinformation mit dem Drehmomentschwellenwert angepasst werden, besonders bevorzugt zumindest dann, wenn der Abgleich ergibt, dass die Mittelwertinformation den Drehmomentschwellenwert überschreitet. Es ist denkbar, dass die Mittelwertinformation ein arithmetisches Mittel ist oder umfasst. Es ist somit denkbar, dass der Abgleichsschritt einen Abgleich eines Mittelwerts des während des Bewegungszyklus oder des Teilbereichs des Bewegungszyklus an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegenden Drehmoments mit einem Drehmomentschwellenwert umfasst, wobei die Operationsparameter angepasst werden, wenn der Mittelwert des während des Bewegungszyklus oder des Teilbereichs des Bewegungszyklus an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegenden Drehmoments oberhalb des Drehmomentschwellenwerts liegt.According to one embodiment of the present invention, it is conceivable that for a movement cycle or part of a movement cycle of the robot device, mean value information relating to the torque applied to the gear or the gear part is determined, in particular in such a way that the mean value information is determined using the data generated during the movement cycle or the part area of the movement cycle determined torque measurement information is formed,
wherein the mean value information is compared with the torque threshold value in the matching step,
wherein the one or more operating parameters of the robot device are preferably adjusted as a function of the comparison of the mean value information with the torque threshold value, particularly preferably at least when the comparison shows that the mean value information exceeds the torque threshold value. It is conceivable that the mean value information is or includes an arithmetic mean. It is thus conceivable that the adjustment step comprises an adjustment of an average value of the torque applied to the transmission or the transmission part during the motion cycle or the partial range of the motion cycle with a torque threshold value, with the operation parameters being adjusted if the average value of the torque during the motion cycle or the partial range of the motion cycle applied to the gear or the gear part torque is above the torque threshold.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es denkbar, dass, wenn im Abgleichsschritt, insbesondere für mindestens einen gesamten Bewegungszyklus oder eine Beschleunigungsphase oder eine Verlangsamungsphase der Robotereinrichtung, ermittelt wird, dass das maximale, während des gesamten Bewegungszyklus oder während der Beschleunigungsphase oder während der Verlangsamungsphase an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegende Drehmoment den Drehmomentschwellenwert unterschreitet, bevorzugt mindestens um einen wählbaren und/oder festlegbaren Betrag, der eine oder die mehreren Operationsparameter der Robotereinrichtung zumindest derart angepasst werden, dass sich bei einer Verwendung des einen oder der mehreren angepassten Operationsparameter das maximale, während des gesamten Bewegungszyklus oder während der Beschleunigungsphase oder während der Verlangsamungsphase an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegende Drehmoment erhöht. Besonders bevorzugt ist es denkbar, dass der eine oder die mehreren Operationsparameter der Robotereinrichtung zumindest derart angepasst werden, dass bei einer Verwendung des einen oder der mehreren angepassten Operationsparameter das maximale, an dem Getriebe oder dem Getriebeteil während des gesamten Bewegungszyklus oder während der Beschleunigungsphase oder während der Verlangsamungsphase anliegende Drehmoment näher an dem Drehmomentschwellenwert liegt oder dem Drehmomentschwellenwert entspricht. Somit kann der Arbeitsprozess der Robotereinrichtung effizienter gestaltet werden, wenn ermittelt wird, dass noch ein Spielraum bezüglich des anliegenden Drehmoments geben ist und dass das maximal anliegende Drehmoment unterhalb des Drehmomentschwellenwerts ist.According to one embodiment of the present invention, it is conceivable that, if in the adjustment step, in particular for at least one entire movement cycle or an acceleration phase or a deceleration phase of the robot device, it is determined that the maximum during the entire movement cycle or during the acceleration phase or during the deceleration phase the torque applied to the gearbox or the gearbox part falls below the torque threshold value, preferably at least by a selectable and/or definable amount, the one or more operating parameters of the robot device are at least adjusted in such a way that at a Using the one or more adjusted operating parameters, the maximum torque applied to the gear or the gear part during the entire motion cycle or during the acceleration phase or during the deceleration phase is increased. Particularly preferably, it is conceivable that the one or more operating parameters of the robot device are adjusted at least in such a way that when using the one or more adjusted operating parameters, the maximum on the gear or the gear part during the entire movement cycle or during the acceleration phase or during the torque applied during the deceleration phase is closer to or equal to the torque threshold. Thus, the work process of the robotic device can be made more efficient when it is determined that there is still a margin with regard to the applied torque and that the maximum applied torque is below the torque threshold value.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein System, aufweisend eine Robotereinrichtung, wobei die Robotereinrichtung ein Getriebe und eine Sensoreinrichtung aufweist, wobei mithilfe der Sensoreinrichtung ein an dem Getriebe oder einem Getriebeteil des Getriebes anliegendes Drehmoment ermittelbar ist,
wobei das System derart konfiguriert ist, dass:

-- eine Drehmomentmessinformation bettreffend das an dem Getriebe oder dem Getriebeteil anliegende Drehmoment mithilfe der Sensoreinrichtung ermittelt wird,
-- ein Abgleich mithilfe der Drehmomentmessinformation und mindestens einem Drehmomentschwellenwert durchgeführt wird,

wobei das System derart konfiguriert ist, dass ein oder mehrere Operationsparameter der Robotereinrichtung in Abhängigkeit des Abgleichs der Drehmomentmessinformation mit dem Drehmomentschwellenwert angepasst werden.A further subject of the present invention is a system, having a robot device, wherein the robot device has a gear and a sensor device, wherein a torque applied to the gear or a gear part of the gear can be determined with the aid of the sensor device,
the system being configured so that:

-- torque measurement information relating to the torque applied to the transmission or the transmission part is determined using the sensor device,
-- a comparison is carried out using the torque measurement information and at least one torque threshold value,

wherein the system is configured to adjust one or more operational parameters of the robotic device in response to the comparison of the torque measurement information with the torque threshold.

Das System ist oder umfasst vorzugsweise Computer-Mittel zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bevorzugt umfasst das System die Sensoreinrichtung.The system is or preferably comprises computer means for carrying out a method according to an embodiment of the present invention. The system preferably includes the sensor device.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Sensoreinrichtung einen Dehnungssensor, insbesondere mindestens einen Dehnungsmessstreifen, der vorzugsweise auf einem Flexspline des Getriebes (insbesondere des Reducers bzw. Harmonic Drives) angeordnet ist. Das System und/oder die Sensoreinrichtung umfasst ferner bevorzugt eine Drehmomenterfassungseinrichtung, die mithilfe des Dehnungsmessstreifens die Drehmomentmessinformationen betreffend das Getriebe bzw. den Flexspline, ermittelt. Die Drehmomenterfassungseinrichtung umfasst ferner bevorzugt den Drehmomentschwellenwert. Der Drehmomentschwellenwert betrifft insbesondere eine Spezifikation des Getriebes und/oder ist abhängig von einer Spezifikation und/oder Ausgestaltung des Getriebes. Die Drehmomenterfassungseinrichtung umfasst vorzugsweise eine Auswerteeinrichtung und/oder eine Steuerungseinrichtung für die Robotereinrichtung oder ist mit einer solchen verbunden. Die Drehmomenterfassungseinrichtung ist insbesondere mithilfe einer oder mehrerer Drehmomenterfassungsplatinen ausgebildet.According to a preferred embodiment of the present invention, the sensor device comprises a strain sensor, in particular at least one strain gauge, which is preferably arranged on a flex spline of the transmission (in particular the reducer or harmonic drive). The system and/or the sensor device also preferably includes a torque detection device that uses the strain gauge to determine the torque measurement information relating to the transmission or the flexspline. The torque detection device also preferably includes the torque threshold value. The torque threshold relates in particular to a specification of the transmission and/or is dependent on a specification and/or design of the transmission. The torque detection device preferably includes an evaluation device and/or a control device for the robot device or is connected to one. The torque detection device is designed in particular using one or more torque detection circuit boards.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer, insbesondere durch ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführen.Another subject matter of the present invention is a computer program, comprising instructions which, when the computer program is executed by a computer, in particular by a system according to an embodiment of the present invention, cause the latter to execute a method according to an embodiment of the present invention.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer, insbesondere durch ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführenAnother subject matter of the present invention is a computer-readable storage medium comprising instructions which, when executed by a computer, in particular by a system according to an embodiment of the present invention, cause the computer to execute a method according to an embodiment of the present invention

Für das erfindungsgemäße System, das erfindungsgemäße Computerprogramm und das erfindungsgemäße computerlesbare Speichermedium können dabei die Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile Anwendung finden, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren oder im Zusammenhang mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Für das erfindungsgemäße Verfahren, das erfindungsgemäße Computerprogramm und das erfindungsgemäße computerlesbare Speichermedium können dabei die Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile Anwendung finden, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System oder im Zusammenhang mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems beschrieben worden sind.The features, embodiments and advantages that have already been described in connection with the method according to the invention or in connection with an embodiment of the method according to the invention can be used for the system according to the invention, the computer program according to the invention and the computer-readable storage medium according to the invention. The features, embodiments and advantages that have already been described in connection with the system according to the invention or in connection with an embodiment of the system according to the invention can be used for the method according to the invention, the computer program according to the invention and the computer-readable storage medium according to the invention.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert werden. Hierin zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Robotereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines Gelenks einer Robotereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Darstellung einer Bewegung einer Robotereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine schematische Darstellung eines Drehmoments und einer Winkelgeschwindigkeit mit unterschiedlichen Operationsparametern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine schematische Darstellung Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Further details and advantages of the invention are to be explained below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawings. Show in it:

1 a schematic representation of a robot device according to an embodiment of the present invention;
2 a schematic representation of a joint of a robot device according to an embodiment of the present invention;
3 a schematic representation of a movement of a robot device according to an embodiment of the present invention;
4 a schematic representation of a torque and an angular velocity with different operating parameters according to an embodiment of the present invention;
5 a schematic representation of a method according to an embodiment of the present invention.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer Robotereinrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Robotereinrichtung 1 ist als Roboterarm ausgebildet und umfasst ein Gelenk 40, an dem eine Aktuatoreinheit 11 mit einem Getriebe 10 ausgebildet ist.In 1 1 is a schematic representation of a robot device 1 according to an embodiment of the present invention. The robot device 1 is designed as a robot arm and includes a joint 40 on which an actuator unit 11 with a gear 10 is designed.

In 2 ist eine schematische Darstellung eines Gelenks 40 einer Robotereinrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Gelenk 40 umfasst eine Aktuatoreinheit 11, die einen Motor 15 und einen Reducer 12 aufweist. Der Reducer bzw. das Getriebe 10 umfasst einen Flexspline 16, an dem eine Sensoreinrichtung 13 teilweise oder vollständig angeordnet ist. Die Sensoreinrichtung 13 umfasst vorzugsweise einen Dehnungssensor, insbesondere mindestens ein Dehnungsmessstreifen, der an dem Flexspline 16 angeordnet ist. Mithilfe des Dehnungssensors ist das anliegende Drehmoment messbar. Der Dehnungssensor ist mit einer Drehmomentsensorplatine 13 verbunden, die einen oder mehrere Grenzwerte, insbesondere Drehmomentgrenzwerte, betreffend den Reducer bzw. die Spezifikationen des Reducers aufweist. Ferner umfasst das Gelenk 40 eine Bremse 17, ein Gehäuse 19 und einen Encoder 18 für die Eingangsseite. Das Gelenk 40 ist mit dem Arm 2 der Robotereinrichtung 1 verbunden.In 2 1 is a schematic representation of a joint 40 of a robot device 1 according to an embodiment of the present invention. The joint 40 includes an actuator unit 11 which has a motor 15 and a reducer 12 . The reducer or the gear 10 comprises a flexspline 16 on which a sensor device 13 is partially or completely arranged. The sensor device 13 preferably comprises a strain sensor, in particular at least one strain gauge, which is arranged on the flex spline 16 . The applied torque can be measured using the strain sensor. The strain sensor is connected to a torque sensor circuit board 13, which has one or more limit values, in particular torque limit values, relating to the reducer or the specifications of the reducer. Furthermore, the joint 40 includes a brake 17, a housing 19 and an encoder 18 for the input side. The joint 40 is connected to the arm 2 of the robotic device 1 .

Im linken Teil der 3 ist eine schematische Darstellung einer Bewegung einer als Roboterarm ausgebildeten Robotereinrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Bewegung des Roboterarms umfasst im Betrieb Beschleunigungsphasen und Bremsphasen (bzw. Verlangsamungsphasen) sowie typischerweise Phasen mit konstanter Winkelgeschwindigkeit und ggf. Phasen, in denen sich der Winkel des Gelenks 40 nicht ändert. Eine Last 20 ist schematisch eingezeichnet. Auf den Roboterarm und insbesondere die Last 20 wirkt die Schwerkraft 30, dargestellt durch den Pfeil 30. Je nach Position und Bewegung des Roboterarms ist das Trägheitsmoment und das auf das Getriebe 10 des Gelenks 40 wirkende Drehmoment unterschiedlich. Beispielhaft ist eine Bewegung 301 des Roboterarms mit einem vergleichsweise hohen Trägheitsmoment und eine weitere Bewegung 302 mit einem vergleichsweise geringeren Trägheitsmoment dargestellt. Im mittleren Teil der 3 ist das Drehmoment T (Drehmomentkurve 210) und die Winkelgeschwindigkeit V (Winkelgeschwindigkeitskurve 211) am Getriebe 10 während eine Bewegungszyklus des Roboterarms gegen die Zeit t aufgetragen. Die Bewegung 301 führt zu einem vergleichsweise hohen Drehmoment (Anfangsbereich der Kurve 210). Das maximale, während der Bewegung 301 anliegende Drehmoment erreicht dabei den für das Getriebe 10 bzw. den Roboterarm maximal erlaubten Drehmomentschwellenwert Tmax. Die Bewegung 302 führt hingegen zu einem vergleichsweise geringeren Drehmoment, sodass das maximale, während der Bewegung 302 anliegende Drehmoment geringer ist als der für das Getriebe 10 bzw. den Roboterarm maximal erlaubte Drehmomentschwellenwert T_max, insbesondere um einen Spielraum S bzw. eine Spanne S. In der im mittleren Teil der 3 dargestellten Situation überschreitet das während des gesamten Bewegungszyklus anliegende Drehmoment den Drehmomentschwellenwert T_max nicht, sodass das Drehmoment vollständig innerhalb der vorgesehenen bzw. erlaubten Grenzen bleibt. Ändert sich nun jedoch das Drehmoment kann es zu einer Überlastungssituation kommen. Diese ist beispielhaft im rechten Teil der 3 dargestellt. Es bestehen dabei vielfältige mögliche Gründe, warum es in der Anwendung zu einer solchen Überlastungssituation kommen kann. Mögliche Ursachen sind beispielswiese,

-- dass ein schwereres Werkstück von dem Roboterarm bewegt wird (bzw. eine höhere Last 20),
-- dass eine Armhaltung des Roboterarms geändert wird,
-- dass die Beschleunigungen und/oder Geschwindigkeiten erhöht werden, und/oder
-- dass der Duty Cycle erhöht bzw. die Gesamtzeit des Bewegungszyklus verringert wird.

Hierdurch kann, wie im rechten Teil der 3 dargestellt, eine Situation entstehen, in der das anliegende Drehmoment (Drehmomentkurve 200) den Drehmomentschwellenwert Tmax zumindest zeitweise während des Bewegungszyklus der Robotereinrichtung 1 überschreitet. Dieses Überschreiten bzw. die Überlastung O ist in der anfänglichen Beschleunigungsphase der Kurve 200 sichtbar. Um eine derartige Überlastung im Betrieb der Robotereinrichtung 1 detektieren zu können, umfasst die Robotereinrichtung 1 eine Sensoreinrichtung 13, mit deren Hilfe das an dem Getriebe 10 oder einem Getriebeteil 14 des Getriebes 10 anliegende Drehmoment ermittelbar ist.In the left part of 3 1 shows a schematic representation of a movement of a robot device 1 embodied as a robot arm according to an embodiment of the present invention. During operation, the movement of the robot arm includes acceleration phases and braking phases (or deceleration phases) and typically phases with a constant angular velocity and possibly phases in which the angle of the joint 40 does not change. A load 20 is shown schematically. The force of gravity 30 acts on the robot arm and in particular on the load 20, represented by the arrow 30. Depending on the position and movement of the robot arm, the moment of inertia and the torque acting on the gear 10 of the joint 40 are different. A movement 301 of the robot arm with a comparatively high moment of inertia and a further movement 302 with a comparatively lower moment of inertia are shown as examples. In the middle part of 3 the torque T (torque curve 210) and the angular velocity V (angular velocity curve 211) on the gearbox 10 are plotted against the time t during a movement cycle of the robot arm. The movement 301 leads to a comparatively high torque (initial area of the curve 210). The maximum torque applied during the movement 301 reaches the maximum torque threshold value Tmax permitted for the transmission 10 or the robot arm. The movement 302, on the other hand, leads to a comparatively lower torque, so that the maximum torque applied during the movement 302 is lower than the maximum torque threshold value T _max permitted for the transmission 10 or the robot arm, in particular by a margin S or a range S. In the middle part of the 3 In the situation shown, the torque present throughout the movement cycle does not exceed the torque threshold value T _max , so that the torque remains completely within the intended or permitted limits. However, if the torque changes, an overload situation can occur. This is shown as an example in the right part of the 3 shown. There are many possible reasons why such an overload situation can occur in the application. Possible causes are, for example,

-- that a heavier workpiece is moved by the robot arm (or a higher load 20),
-- that an arm posture of the robot arm is changed,
-- that the accelerations and/or speeds are increased, and/or
-- that the duty cycle is increased or the total time of the movement cycle is reduced.

As a result, as in the right part of the 3 shown, a situation arises in which the applied torque (torque curve 200) exceeds the torque threshold value Tmax at least at times during the movement cycle of the robotic device 1. This exceeding or the overload O is visible in the initial acceleration phase of curve 200 . In order to be able to detect such an overload during operation of the robot device 1, the robot device 1 comprises a sensor device 13, with the help of which the transmission 10 or a transmission part 14 of the transmission 10 applied torque can be determined.

Im linken Teil der 4 ist eine schematische Darstellung eines Drehmoments für einen Lastfall als Drehmomentkurve 410 dargestellt, wobei noch keine Optimierung der Operationsparameter der Robotereinrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde. Es bestehen an mehreren Stellen der Kurve 410 noch Spielräume S bzw. Spannen zwischen dem Drehmoment (Drehmomentkurve 410) und dem Drehmomentschwellenwert Tmax. Die Kurve 410 überschreitet den Drehmomentschwellenwert Tmax nicht. Ändert sich nun der Lastfall, beispielsweise weil sich das Gewicht des von der Robotereinrichtung 1 bewegten Werkstücks oder die Armhaltung des Roboterarms ändert, kann dies zu einem Drehmoment gemäß der Drehmomentkurve 400 führen. Die der Kurve 400 entsprechende Winkelgeschwindigkeitskurve 401 ist ebenfalls dargestellt. In diesem Fall tritt ein Überschreiten bzw. eine Überlastung O in zwei Bereichen während des dargestellten Bewegungszyklus bzw. der dargestellten Bewegungszyklen in der Kurve 400 auf. Mit einer Geschwindigkeitsdirektivenregelung ohne eine Messung bzw.In the left part of 4 a schematic representation of a torque for a load case is shown as a torque curve 410, wherein no optimization of the operating parameters of the robot device 1 according to an embodiment of the present invention has yet been carried out. There are still margins S or spans between the torque (torque curve 410) and the torque threshold value Tmax at a number of points on the curve 410 . The curve 410 does not exceed the torque threshold Tmax. If the load case now changes, for example because the weight of the workpiece moved by the robot device 1 or the arm position of the robot arm changes, this can lead to a torque according to the torque curve 400 . The angular velocity curve 401 corresponding to curve 400 is also shown. In this case, an exceeding or an overload O occurs in two areas during the illustrated movement cycle or the illustrated movement cycles in the curve 400 . With a speed directive control without a measurement or

Überwachung des Drehmoments würde eine solche Überlastung typischerweise nicht bemerkt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist daher eine Sensoreinrichtung 13 vorgesehen, mit der ein an dem Getriebe 10 oder einem Getriebeteil 14 des Getriebes 10 anliegendes Drehmoment ermittelbar ist. Mithilfe der vorliegenden Erfindung wird eine Optimierung vorgenommen. Insbesondere werden in einem Ermittlungsschritt Drehmomentmessinformationen, bettreffend das an dem Getriebe 10 oder dem Getriebeteil 14 anliegende Drehmoment, mithilfe der Sensoreinrichtung 13 ermittelt. In einem Abgleichsschritt wird ein Abgleich für die ermittelten Drehmomentmessinformationen mit einem Drehmomentschwellenwert durchgeführt. Derart können die Überlastungen O der Kurve 400 detektiert werden. In Abhängigkeit der detektieren Überschreitungen des Drehmomentschwellenwerts Tmax werden ein oder mehrere Operationsparameter der Robotereinrichtung 1 angepasst. Dies ist schematisch im rechten Teil der 4 gezeigt. Die Operationsparameter, die angepasst werden, umfassen hierbei die Dauern bzw. Zeitspannen einer oder mehrerer Phasen t₁, t₃, t₅, t₆, des gesamten Bewegungszyklus der Robotereinrichtung 1. Die Phasen t₁, t₃, t₅, t₆ sind im gezeigten Ausführungsbeispiel dabei insbesondere Verlangsamungsphasen t₃, t₆ der Bewegung der Robotereinrichtung 1 und Beschleunigungsphasen t₁, t₅ der Bewegung der Robotereinrichtung 1. Durch die Anpassung der Dauern dieser Phasen ändert sich das anliegende Drehmoment. Die Drehmomentkurve 100 stellt einen erfindungsgemäß optimierten Lastfall dar, insbesondere unter Verwendung einer Geschwindigkeitsdirektivenregelung (velocity directive control) mithilfe der vorliegenden Erfindung. Die Kurve 100 stellt insbesondere den Verlauf des Drehmoments gegen die Zeit t für die angepassten Operationsparameter (insbesondere die angepassten Dauern der Phasen t₁, t₃, t₅, t₆) dar. Die Operationsparameter werden dabei derart angepasst, dass das Drehmoment den Drehmomentschwellenwert T_max, vorzugsweise während des gesamten Bewegungszyklus der Robotereinrichtung 1, nicht mehr überschreitet. Ferner werden die Operationsparameter besonders bevorzugt derart angepasst, dass das Drehmoment in Phasen, an denen bei der Kurve 400 noch ein Spielraum S zu dem Drehmomentschwellenwert T_max vorlag, erhöht wird, sodass sich das dortige maximale Drehmoment dem Drehmomentschwellenwert Tmax zumindest nähert (bzw. sodass sich der dortige Spielraum S verringert). Insbesondere werden die Operationsparameter derart angepasst, dass sich das tatsächliche Spitzendrehmoment in diesen Phasen bis zum Wert des zulässigen Spitzendrehmoments (bzw. dem Drehmomentschwellenwert T_max) erhöht. Die der Kurve 100 entsprechende Winkelgeschwindigkeitskurve 101 ist ebenfalls dargestellt. Somit kann der Bewegungsablauf optimiert und effizienter gestaltet werden und gleichzeitig der Verschleiß verringert werden.If the torque is monitored, such an overload would typically not be noticed. According to the present invention, therefore, a sensor device 13 is provided with which a torque applied to the transmission 10 or a transmission part 14 of the transmission 10 can be determined. Optimization is performed with the aid of the present invention. In particular, in a determination step, torque measurement information relating to the torque present at the transmission 10 or the transmission part 14 is determined with the aid of the sensor device 13 . In a comparison step, a comparison is carried out for the determined torque measurement information with a torque threshold value. In this way, the overloads O of the curve 400 can be detected. One or more operating parameters of the robotic device 1 are adjusted as a function of the detected excesses of the torque threshold value Tmax. This is shown schematically in the right part of the 4 shown. The operating parameters that are adjusted include the durations or time periods of one or more phases t ₁ , t ₃ , t ₅ , t ₆ of the entire movement cycle of the robot device 1. The phases t ₁ , t ₃ , t ₅ , t ₆ In the exemplary embodiment shown, there are in particular deceleration phases t ₃ , t ₆ of the movement of the robot device 1 and acceleration phases t ₁ , t ₅ of the movement of the robot device 1. Adjusting the durations of these phases changes the applied torque. The torque curve 100 represents a load case optimized according to the invention, specifically using velocity directive control using the present invention. The curve 100 represents in particular the course of the torque against the time t for the adjusted operating parameters (in particular the adjusted durations of the phases t ₁ , t ₃ , t ₅ , t ₆ ). The operating parameters are adjusted in such a way that the torque exceeds the torque threshold value T _max , preferably during the entire movement cycle of the robot device 1, no longer exceeds. Furthermore, the operating parameters are particularly preferably adjusted in such a way that the torque is increased in phases in which there was still a margin S to the torque threshold value T _max in curve 400, so that the maximum torque there at least approaches the torque threshold value T max (or so that the margin S there is reduced). In particular, the operating parameters are adjusted in such a way that the actual peak torque increases in these phases up to the value of the permissible peak torque (or the torque threshold value T _max ). The angular velocity curve 101 corresponding to curve 100 is also shown. In this way, the movement sequence can be optimized and made more efficient, while at the same time wear and tear can be reduced.

In 5 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Insbesondere sind im linken Teil der 5 Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Verfahren umfasst eine Erzeugung eines optimierten Lastfalls 500. Hierbei werden bevorzugt ein oder mehrere Operationsparameter für den Betrieb der Robotereinrichtung 1 berechnet, vorhergesagt und/oder angepasst. In einem Messschritt 501 wird mithilfe einer Sensoreinrichtung das an dem Reducer anliegende Drehmoment ermittelt. Insbesondere wird das an dem Reducer anliegende Drehmoment während der gesamten Zeit gemessen, in der sich die Robotereinrichtung bewegt. In einem Schritt 502 wird überprüft, ob der Reducer das erlaubte Drehmoment während der Beschleunigungsphasen und Verlangsamungsphasen vollständig nutzt. Wenn dies der Fall ist, springt das Verfahren zu Schritt 508, wobei in Schritt 508 die Geschwindigkeitsdirektive von der derzeitigen auf die berechnete angepasst wird. Wenn die Überprüfung in Schritt 502 ergibt, dass das erlaubte Drehmoment des Reducers während der Beschleunigungsphasen und Verlangsamungsphasen nicht vollständig genutzt wird, so folgt Schritt 503 auf Schritt 502. In Schritt 503 wird das Trägheitsmoment J für die Beschleunigung und Verlangsamung jedes Zyklus berechnet, insbesondere mithilfe des folgenden Zusammenhangs: $J = [T_{ac} * (9,55 * 104) * t] / N_{ac},$

wobei T_ac das tatsächliche mithilfe der Sensoreinrichtung ermittelte maximale Drehmoment während der Beschleunigung bzw. Verlangsamung ist,
wobei N_ac die tatsächliche Winkelgeschwindigkeit während des Zyklus ist.In 5 1 is shown a schematic representation of a method according to an embodiment of the present invention. In particular, in the left part of the 5 Process steps of an embodiment of the present invention shown. The method includes generating an optimized load case 500. In this case, one or more operating parameters for the operation of the robotic device 1 are preferably calculated, predicted and/or adjusted. In a measuring step 501, the torque applied to the reducer is determined using a sensor device. In particular, the torque applied to the reducer is measured during the entire time that the robotic device is moving. In a step 502 it is checked whether the reducer fully utilizes the permitted torque during the acceleration phases and deceleration phases. If so, the method jumps to step 508 where, in step 508, the speed directive is adjusted from the current to the calculated one. If the check in step 502 reveals that the allowable torque of the reducer is not fully utilized during the acceleration and deceleration phases, step 503 follows step 502. In step 503, the moment of inertia J for the acceleration and deceleration of each cycle is calculated, in particular using of the following relationship:

J = [T_{ac} * (9.55 * 104) * t] / N_{ac},

where T _ac is the actual maximum torque during acceleration or deceleration as determined by the sensor device,
where N _ac is the actual angular velocity during the cycle.

In Schritt 504 werden die Beschleunigungszeit und Verlangsamungszeit t (bzw. die Dauern der Beschleunigungsphase(n) und der Verlangsamungsphase(n)) für jeden Zyklus mithilfe des erlaubten maximalen Drehmoments T_max (bzw. dem Drehmomentschwellenwert T_max) und der maximalen Rotationsgeschwindigkeit Nmax, insbesondere mithilfe des folgenden Zusammenhangs berechnet: $t = J * N_{max} / [(9,55 * 104) * T_{max}] .$

In step 504, the acceleration time and deceleration time t (or the durations of the acceleration phase(s) and the deceleration phase(s)) for each cycle are calculated using the maximum allowed torque T _max (or the torque threshold T _max ) and the maximum rotation speed Nmax, in particular calculated using the following relationship:

t = J * N_{Max} / [(9.55 * 104) * T_{Max}] .

In Schritt 505 wird das mittlere Lastmoment bzw. Drehmoment Trms für die Gesamtaufgabe ermittelt, insbesondere mithilfe des folgenden Zusammenhangs: $T_{rms} = \frac{\frac{}{\dots}}{\dots} .$

In step 505, the average load torque or torque Trms is determined for the overall task, in particular using the following relationship:

T_{rms} = \frac{\frac{}{...}}{...} .

In Schritt 506 wird überprüft, ob das berechnete mittlere Drehmoment T_rms ein erlaubtes mittleres Drehmoment (bzw. einen Drehmomentschwellenwert) überschreitet. Wenn das berechnete mittlere Drehmoment Trms das erlaubte mittlere Drehmoment nicht überschreitet, springt das Verfahren zu Schritt 508. Wenn das berechnete mittlere Drehmoment Trms das erlaubte mittlere Drehmoment überschreitet, folgt Schritt 507 auf Schritt 506. In Schritt 507 werden die Beschleunigungszeit und/oder Verlangsamungszeit (bzw. die Dauern der Beschleunigungsphase(n) und/oder der Verlangsamungsphase(n)) geändert und das Verfahren springt zu Schritt 505, wobei dieser mit den derart geänderten Parametern wiederholt wird. In Schritt 508 wird die Geschwindigkeitsdirektive von der derzeitigen auf die berechnete angepasst. Nach Schritt 508 endet das Verfahren (Schritt 509). Im rechten Teil der 5 sind eine Drehmomentkurve 400, die das gemessene Drehmoment ohne bzw. vor einer Optimierung gemäß der vorliegenden Erfindung angibt, und eine Drehmomentkurve 100, die den Verlauf des Drehmoments für die angepassten Operationsparameter (insbesondere die angepassten Dauern der Beschleunigungsphase(n) und/oder der Verlangsamungsphase(n) t₁, t₃, t₅, t₆) darstellt, gezeigt. Die dargestellte Gesamtaufgabe A umfasst einen ersten Zyklus C1 und einen zweiten Zyklus C2. Mit den angepassten Dauern der Beschleunigungsphase(n) und/oder der Verlangsamungsphase(n) t₁, t₃, t₅, t₆ wird der Drehmomentschwellenwert Tmax nicht mehr überschritten. Gleichzeitig wird durch die Anpassung der Operationsparameter gemäß der Kurve 100 der in der Kurve 400 noch vorhandene Spielraum S besser ausgenutzt, wobei gemäß der Kurve 100 das maximale auftretende Drehmoment in den Phasen t₃, t₅ bis zu dem Drehmomentschwellenwert Tmax erhöht wurde. Die Dauern der Intervalle t₄ und t₇, zwischen den Zyklen bzw. Beschleunigungsphasen und Verlangsamungsphasen, sind typischerweise fest bzw. werden bei der erfindungsgemäßen Anpassung der Operationsparameter vorzugsweise nicht angepasst, da sie durch die von der Robotereinrichtung zur Verrichtung ihrer Arbeit benötigte Zeit festgelegt sind. Diese Phasen können jedoch beispielsweise durch einen Nutzer der Robotereinrichtung 1 angepasst werden.In step 506 it is checked whether the calculated average torque T _{rms exceeds} an allowed average torque (or a torque threshold value). If the calculated average torque Trms does not exceed the allowable average torque, the process jumps to step 508. If the calculated average torque Trms exceeds the allowable average torque, step 507 follows step 506. In step 507, the acceleration time and/or deceleration time ( or the durations of the acceleration phase(s) and/or the deceleration phase(s)) are changed and the method jumps to step 505, which is repeated with the parameters changed in this way. In step 508, the speed directive is adjusted from the current to the calculated one. After step 508, the method ends (step 509). In the right part of 5 are a torque curve 400, which indicates the measured torque without or before an optimization according to the present invention, and a torque curve 100, which shows the course of the torque for the adjusted operating parameters (in particular the adjusted durations of the acceleration phase(s) and/or the deceleration phase (n) t ₁ , t ₃ , t ₅ , t ₆ ). The overall task A shown includes a first cycle C1 and a second cycle C2. With the adjusted durations of the acceleration phase(s) and/or the deceleration phase(s) t ₁ , t ₃ , t ₅ , t ₆ , the torque threshold value Tmax is no longer exceeded. At the same time, adapting the operating parameters according to curve 100 makes better use of the margin S still present in curve 400, with the maximum torque occurring in phases t ₃ , t ₅ being increased up to torque threshold value Tmax according to curve 100 . The durations of the intervals t ₄ and t ₇ between the cycles or acceleration phases and deceleration phases are typically fixed or are preferably not adapted when the operation parameters are adapted according to the invention, since they are determined by the time required by the robot device to perform its work . However, these phases can be adjusted by a user of the robotic device 1, for example.

BezugszeichenlisteReference List

11: Robotereinrichtungrobot setup
1010: Getriebetransmission
1111: Aktuatoreinheitactuator unit
1212: Reducerreducer
1313: Sensoreinrichtungsensor device
1313: Drehmomentsensorplatinetorque sensor board
1414: Getriebeteilgear part
1515: Motorengine
1616: Flexsplineflexspline
1717: Bremsebrake
1818: Encoderencoders
1919: GehäuseHousing
2020: Lastload
3030: Schwerkraftgravity
4040: Gelenkjoint
100100: Drehmomentkurvetorque curve
101101: Winkelgeschwindigkeitskurveangular velocity curve
200200: Drehmomentkurvetorque curve
210210: Drehmomentkurvetorque curve
211211: Winkelgeschwindigkeitskurveangular velocity curve
301301: Bewegungmovement
302302: Bewegungmovement
400400: Drehmomentkurvetorque curve
401401: Winkelgeschwindigkeitskurveangular velocity curve
410410: Drehmomentkurvetorque curve
500500: Erzeugung eines optimierten LastfallsGeneration of an optimized load case
501-509501-509: Schrittesteps
C1C1: erster Zyklusfirst cycle
C2C2: zweiter Zyklussecond cycle
Tactac: ermittelte maximale Drehmomentdetermined maximum torque
TmaxTmax: Drehmomentschwellenwerttorque threshold
Nacafter: Winkelgeschwindigkeitangular velocity
NmaxN max: maximalen Rotationsgeschwindigkeitmaximum rotation speed
AA: Gesamtaufgabetotal task
tt: Zeittime
TT: Drehmomenttorque
VV: Winkelgeschwindigkeitangular velocity
t1-t7t1-t7: Phasenphases
SS: Spielraumscope
OO: Überlastungoverload

Claims

Method for using a robot device (1), the robot device (1) having a gear (10) and a sensor device (13), with the aid of the sensor device (13) being attached to the gear (10) or a gear part (14) of the gear (10) applied torque can be determined, the method comprising the following steps: -- in a determination step, torque measurement information relating to the torque applied to the transmission (10) or the transmission part (14) is determined using the sensor device (13), -- in a comparison step, a comparison is carried out using the torque measurement information and at least one torque threshold value, one or more operating parameters of the robot device (1) being adjusted as a function of the comparison of the torque measurement information with the torque threshold value; wherein the one or more operation parameters include one or more of the following parameters: - a duration of a deceleration phase of a movement of the robotic device (1), in particular during a movement cycle of the robotic device (1); - A duration of an acceleration phase of a movement of the robotic device (1), in particular during a movement cycle of the robotic device (1); - One or more time intervals between changes in movement of the robotic device (1), in particular during a movement cycle of the robotic device (1); and wherein during the comparison, the torque measurement information or information derived from the torque measurement information is compared with the torque threshold value, wherein the one or more operating parameters of the robot device (1) are adjusted as a function of the comparison of the torque measurement information with the torque threshold value such that the one or the several operating parameters are adjusted at least when the comparison shows that the torque determined at the transmission (10) or the transmission part (14) exceeds the torque threshold value.

Method according to one of the preceding claims, wherein the one or more operating parameters of the robot device (1) are adjusted in such a way that when using the one or more adjusted operating parameters, a maximum during an entire movement cycle on the gear (10) or the gear part ( 14) applied torque is less than or equal to the torque threshold.

Method according to one of the preceding claims, wherein during a movement cycle or a sub-range of a movement cycle of the robot device (1), the determination step is carried out continuously or at regular or irregular intervals, in particular such that torque measurement information relating to the on the transmission is continuously or at regular or irregular intervals (10) or the transmission part (14) can be determined using the sensor device (13), with the adjustment step being carried out for several or all of the torque measurement information determined and/or with the adjustment step for several or all of the torque measurement information determined in each case being an adjustment using the Includes torque threshold.

Method according to one of the preceding claims, wherein for a movement cycle or a sub-range of a movement cycle of the robot device (1), mean value information relating to the torque applied to the gear (10) or the gear part (14) is determined, in particular in such a way that the mean value information is determined using the torque measurement information determined during the movement cycle or the partial range of the movement cycle is formed, wherein the mean value information is compared with the torque threshold value in the matching step, the one or more operating parameters of the robotic device (1) preferably being adapted as a function of the comparison of the mean value information with the torque threshold value, particularly preferably at least when the comparison shows that the mean value information exceeds the torque threshold value.

Method according to one of the preceding claims, wherein if it is determined in the adjustment step, in particular for at least one entire movement cycle or an acceleration phase or a deceleration phase of the robot device (1), that the maximum during the entire movement cycle or during the acceleration phase or during the deceleration phase the torque applied to the gearbox (10) or the gearbox part (14) falls below the torque threshold value, preferably at least by a selectable and/or definable amount, the one or more operating parameters of the robot device (1) are adjusted at least in such a way that when the one or the plurality of adjusted operating parameters increases the maximum torque applied to the gearbox (10) or gearbox part (14) during the entire motion cycle or during the acceleration phase or during the deceleration phase.

System, having a robot device (1), wherein the robot device (1) has a transmission (10) and a sensor device (13), with the aid of the sensor device (13) being attached to the transmission (10) or a transmission part (14) of the transmission (10) the torque applied can be determined, the system being configured such that: -- torque measurement information relating to the torque applied to the transmission (10) or the transmission part (14) is determined using the sensor device (13), -- a comparison is carried out using the torque measurement information and at least one torque threshold value, the system being configured in such a way that one or more operating parameters of the robot device (1) are adjusted depending on the comparison of the torque measurement information with the torque threshold value; wherein the one or more operation parameters include one or more of the following parameters: - a duration of a deceleration phase of a movement of the robotic device (1), in particular during a movement cycle of the robotic device (1); - A duration of an acceleration phase of a movement of the robotic device (1), in particular during a movement cycle of the robotic device (1); - One or more time intervals between changes in movement of the robotic device (1), in particular during a movement cycle of the robotic device (1); and wherein during the comparison, the torque measurement information or information derived from the torque measurement information is compared with the torque threshold value, wherein the one or more operating parameters of the robot device (1) are adjusted as a function of the comparison of the torque measurement information with the torque threshold value such that the one or the several operating parameters are adjusted at least when the comparison shows that the torque determined at the transmission (10) or the transmission part (14) exceeds the torque threshold value.

Computer program, comprising instructions that are used in the execution of the computer program by a computer, in particular by a system claim 6 , cause this, a method according to one of Claims 1 until 5 to execute.

Computer-readable storage medium comprising instructions which, when executed by a computer, in particular by a system according to claim 6 , cause this, a method according to one of Claims 1 until 5 to execute.