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DE102020102044A1 - Verfahren zur Prüfung einer Manipulation, Steuerungseinrichtung für einen Roboter, Vorrichtung zur Interaktion mit einem Roboter - Google Patents

Verfahren zur Prüfung einer Manipulation, Steuerungseinrichtung für einen Roboter, Vorrichtung zur Interaktion mit einem Roboter Download PDF

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DE102020102044A1
DE102020102044A1 DE102020102044.9A DE102020102044A DE102020102044A1 DE 102020102044 A1 DE102020102044 A1 DE 102020102044A1 DE 102020102044 A DE102020102044 A DE 102020102044A DE 102020102044 A1 DE102020102044 A1 DE 102020102044A1
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DE
Germany
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robot
manipulation
signal
test
haptic signal
Prior art date
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DE102020102044.9A
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English (en)
Inventor
Christian Boekels
Fabian SCHROETER
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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Abstract

Offenbart ist ein Verfahren, umfassend die Schritte:- Durchführen einer Manipulation mit einem Roboter;- Erfassen eines haptischen Signals auf Basis der Interaktion des Roboters mit einer Umgebung im Rahmen der Manipulation;- Analysieren des Signals, insbesondere auf Basis eines Musters und/oder eines Schwellwertes;- Schließen auf eine Qualität und/oder Quantität der Manipulation auf Basis eines Ergebnisses des Analysierens.

Description

  • Technisches Feld
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Verfahren zur Prüfung von Manipulationen, die durch Roboter durchgeführt werden. Des Weiteren betrifft die Vorrichtung Steuerungseinrichtungen zur Ausführung der Verfahren sowie Vorrichtungen, die zur prüfbaren Manipulation eingerichtet sind.
  • Hintergrund
  • Gängige Industrierobotersysteme sind üblicherweise positionsgeregelt. Jedoch kommen immer häufiger auch kraft- und/oder momentengeregelte Robotersysteme zum Einsatz. Sie gelten als eine wichtige Gattung sensorgeführter Robotik. Neuerdings erlauben sichere Leichtbaurobotersysteme zudem die Kollaboration von Mensch und Maschine. Das bedeutet Mensch und Roboter teilen sich einen gemeinsamen Arbeitsraum. Dementsprechend werden Roboter heute mit unterschiedlichsten Regelalgorithmen betrieben und können für mannigfaltige Aufgaben eingesetzt werden. Dies erhöht die Bedeutung eines geeigneten Qualitätsmanagements, bei dem das Arbeitsergebnis eines autonom oder kollaborativ arbeitenden Roboters geprüft wird. Dies kann insbesondere mittels einer Sichtprüfung durch einen Werker erfolgen. Verbesserungen in diesen Bereichen sind jedoch wünschenswert.
  • Beschreibung
  • Eine Aufgabe besteht darin, eine Prüfung einer durch einen Roboter durchgeführten Manipulation zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst, welche durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche definiert ist. Die abhängigen Ansprüche betreffen entsprechende Weiterbildungen. Im Folgenden werden verschiedene Aspekte und Ausführungsformen dieser Aspekte offenbart, die zusätzliche Merkmale und Vorteile bereitstellen.
  • Einige Ausführungsformen lösen die spezielle Aufgabe einer Überwachung einer Steckverbindung eines Montageprozesses, welcher durch einen Roboter durchgeführt wird. Dabei soll der Roboter Stopfen oder Klipse in eine Umgebung verstecken. Die Umgebung kann beispielsweise ein Fahrzeug sein und der Montageprozess kann während der Produktion des Fahrzeugs stattfinden. Zur Prüfung wird ein Kraft-Zeit-Verlauf analysiert, der während der Steckoperation durch Kraft-und/oder Momentensensoren gemessen wird. Der Kraft-Zeit-Verlauf wird gegen einen Referenzverlauf verglichen und daraus wird geschlossen, ob der Steckprozess mit hinreichender Qualität ausgeführt wurde, oder ob ein Nacharbeiten erforderlich ist.
  • Ein erster Aspekt betrifft ein Verfahren, umfassend die Schritte:
    • - Durchführen einer Manipulation mit einem Roboter;
    • - Erfassen eines haptischen Signals auf Basis der Interaktion des Roboters mit einer Umgebung im Rahmen der Manipulation;
    • - Analysieren des Signals, insbesondere auf Basis eines Musters und/oder eines Schwellwertes;
    • - Schließen auf eine Qualität und/oder Quantität der Manipulation auf Basis eines Ergebnisses des Analysierens.
  • Eine Prüfung kann eine Qualitätsprüfung und oder eine Quantitätsprüfung umfassen. Ein haptisches Signal kann insbesondere ein positionsbasiertes Signal sein. Ein positionsbasiertes Signal kann beispielsweise ein Positionssignal sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein positionsbasiertes Signal auch ein Geschwindigkeitssignal sein. Zusätzlich und alternativ kann ein positionsbasiertes Signal auch ein Beschleunigungssignal sein. Im Prinzip können positionsbasierte Signale alle Signale sein, die auf Basis einer Position bzw. auf Basis eines Positionssignals berechnet werden können. Insbesondere können dies alle Signale sein, die aufgrund einer oder mehreren Integrationsoperationen und/oder einer oder mehreren Ableitungsoperationen des erfassten positionsbasierten Signals ermittelt werden können. Insbesondere kann ein Positionssignal auch ein Ruck sein, also eine dritte Ableitung eines Positionssignals. Vorteilhaft können Muster eines Signals an Ableitungen oder Integrationen besser erkennbar sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein haptisches Signal auch ein kraftbasiertes Signal umfassen. Insbesondere kann ein haptisches Signal ein Kraftsignal sein und/oder ein Momentensignal.
  • Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft ein Verfahren, wobei der Roboter das haptische Signal durch ein oder mehrere Sensoren am Endeffektor und/oder durch ein oder mehrere Gelenksensoren erfasst.
  • Ein Endeffektor eines Roboters im Sinne der Erfindung ist das letzte Element, welches an einer seriellen kinematischen Kette eines Roboters angeordnet ist. Ein Endeffektor kann beispielsweise einen Greifer umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann ein Endeffekt war auch eine Einheit zum Schweißen umfassen und/oder eine Einheit, um mechanische Aufgaben auszuführen. Diese mechanischen Aufgaben können beispielsweise Schrauben, Sägen, Feilen, Pressen, Stanzen, etc. sein. Ein Greifer kann insbesondere ein mechanischer Greifer, ein pneumatischer Greifer und/oder ein magnetischer Greifer sein. Ein Sensor an einem Greifer kann insbesondere ein Sensor zum Erfassen positionsbasierter Signale sein, d.h. ein Positions-, Geschwindigkeits-, und/oder Beschleunigungssensor. Zusätzlich oder alternativ kann ein Sensor auch kraftbasierte Informationen erfassen, insbesondere Kräfte und/oder Momente. Insbesondere kann ein Sensor ein oder mehrere folgender Sensoren umfassen: Dehnungsmeßstreifen, Inkrementalgeber, Gyroskope. Insbesondere werden hochauflösende Sensoren verwendet, d. h. Sensoren die eine zeitliche Auflösung von einer Abtastrate >=1 MHz aufweisen bzw. mit einer solchen Abtastrate ausgelesen werden können, um zuverlässig die Verrastung erfassen zu können.
  • Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft ein Verfahren, wobei der Roboter das haptische Signal über eine Sensorhaut erfasst.
  • Eine Sensorhaut kann insbesondere eine kapazitive Sensorhaut sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine Sensorhaut auf Basis piezoresistiver Sensoren funktionieren. Insbesondere kann eine Sensorhaut ein Textil umfassen, in welchen ein oder mehrere Sensoren vernäht, verwebt, verstickt und/oder verklebt sind. Eine Sensorhaut kann insbesondere allein über den Endeffektor angeordnet sein und nicht den restlichen Teil des Roboters bedecken.
  • Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft ein Verfahren, wobei die Interaktion des Roboters mit der Umgebung wenigstens eine der folgenden Tätigkeiten umfasst:
    • - ein Abtragen eines Materials;
    • - ein Auftragen eines Materials;
    • - ein Anbringen eines Objekts;
    • - ein Reinigen eines Objekts.
  • Für die verschiedenen Tätigkeiten kann der Roboter insbesondere verschiedene Regelalgorithmen verwenden. Insbesondere kann der Roboter positionsbasiert geregelt werden. Eine positionsbasierte Regelung kann insbesondere eine Positionsregelung, eine Geschwindigkeitsregelung und/oder eine Regelung auf eine Beschleunigung umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Regelung eine Impedanzregelung umfassen. Bei einer Impedanzregelung wird dem Regler ein positionsbasierter Wert aus der Interaktion des Roboters mit der Umgebung rückgekoppelt. Der Regler errechnet daraus eine vorgegebene Kraft je nach eingestellter Impedanz. Zusätzlich oder alternativ kann ebenso eine Admittanzregelung verwendet werden, wobei bei einer Admittanzregelung dem Regler eine Kraft rückgekoppelt wird, die sich aus der Interaktion zwischen Roboter und Umgebung ergibt. Der Regler berechnet daraus eine positionsbasierte Größe, insbesondere eine Position und/oder eine Geschwindigkeit, welche in den Motoren des Roboters umgesetzt wird. Je nach eingestellter Admittanz verhält sich der Roboter steifer oder nachgiebiger.
  • Zusätzlich oder alternativ kann als Regelung auch eine Kraftregelung verwendet werden, wobei aus der Roboterinteraktion mit der Umgebung eine Ist-Kraft reflektiert wird und entsprechend eine Soll-Kraft durch den Regler eingestellt wird. Auch hierdurch können unterschiedlich steife bzw. nachgiebige Verhalten des Roboters eingestellt werden. Zusätzlich oder alternativ können die zuvor genannten Regelungen in einer hybriden Regelung kombiniert werden, die insbesondere am Anfang und/oder Ende einer Prüfphase die Regelung ändert.
  • Die verschiedenen Tätigkeiten können insbesondere Feilen, Sägen, Schleifen, Waschen, Schrauben, Nageln, etc. und insbesondere ein Einsetzen bestimmter Objekte, wie Stopfen, Stecker und/oder Klipse in eine Umgebung, z.B. in eine Fahrzeugkarosserie, umfassen.
  • Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft ein Verfahren, wobei das Analysieren wenigstens eine der folgenden Operationen umfasst:
    • - ein Ableiten des haptischen Signals;
    • - ein Aufleiten des haptischen Signals;
    • - ein Transformieren des haptischen Signals in einen Frequenz und/oder Frequenz-Zeit-Bereich;
    • - ein Verbinden des haptischen Signals mit haptischen Signalen oder Analyseergebnissen früherer Manipulationen.
  • Ein Ableiten eines haptischen Signals kann insbesondere eine Ableitung eines positionsbasierten Signals sein. Ein Aufeiten bzw. Integrieren eines haptischen Signals kann insbesondere eine Integration eines Geschwindigkeitssignal zum Erhalt eines Positionssignals umfassen. Ein Transformieren eines haptischen Signals in einen Frequenzbereich kann insbesondere durch eine Fourier-Transformation und/oder eine DFT erfolgen. Ein Transformieren eines haptischen Signals in einen Frequenz-Zeit-Bereich kann insbesondere eine Wavelet-Transformation umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann eine solche Transformation eine Chirplet-Transformation umfassen. Eine Analyse eines haptischen Signals in Verbindung mit Analyseergebnissen aus früheren Manipulationen bzw. Prüfungen kann insbesondere auf Basis eines Machine-Learning-Algorithmus erfolgen. Ein Algorithmus für maschinelles Lernen kann ein künstliches neuronales Netz, einen Entscheidungsbaum, eine Support-Vektor-Maschine, ein Bayes'sches Netz oder einen genetischen Algorithmus umfassen. Darüber hinaus können Lernalgorithmen auf überwachtem Lernen, unüberwachtem Lernen, Verstärkungslernen, Selbstlernen, Lernen von Merkmalen, Lernen zur Erkennung von Anomalien und Lernen von Assoziationsregeln basieren. Ziel des maschinellen Lernprozesses kann es sein, zu lernen, wie das haptische Signal von unterschiedlichen qualitativen bzw. quantitativen Manipulationen beeinflusst wird bzw. wie diese in dem haptischen Signal erkannt werden können.
  • Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft ein Verfahren, wobei das Durchführen der Manipulation eine Prüfphase umfasst, in der Informationen für die Prüfung erfasst werden.
  • Eine Prüfphase kann insbesondere eine Phase einer vorgegebene Dauer sein. Eine Prüfphase kann zusätzlich oder alternativ während der eigentlichen Manipulation definiert sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine Prüfphase, insbesondere eine weitere Prüfphase, vor und/oder nach der eigentlichen Manipulation, die dazu dient, das Manipulationsergebnis zu erzeugen, erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Prüfphase auch auf Basis eines Merkmals in dem haptischen Signal erfolgen, insbesondere gestartet und/oder beendet werden.
  • Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft ein Verfahren, wobei der Roboter synchronisiert mit der Prüfsignalphase gesteuert, insbesondere geregelt, wird.
  • Ein Roboter kann insbesondere während einer Prüfphase vorgegeben nachgiebig oder vorgegeben steif geregelt werden. Der Vorteil bei einer besonders steifen Regelung ist, dass Interaktionskräfte stärker auftreten und damit auch höhere Kräfte erfasst werden können. Insbesondere wenn eine Prüfung auf Basis der Kraftinformationen in einem haptischen Signal erfolgt, kann es sinnvoll sein mit einem steif-geregelten Roboter entsprechend hohe Kräfte zu erzeugen. Dagegen eignet sich ein nachgiebig geregelter Roboter, wenn eine Prüfung auf Basis von positionsbasierter Information erfolgen soll. Eine steife und/oder eine nachgiebige Regelung kann insbesondere durch eine Impedanzregelung und/oder eine Admittanzregelung erfolgen.
  • Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft ein Verfahren, wobei der Roboter ein Prüfsignal erfasst.
  • Ein Prüfsignal kann insbesondere ein Signal sein, welches auf Basis, insbesondere während, der Manipulation erzeugt wird. Zusätzlich oder alternativ kann ein Prüfsignal ein Signal sein, welches auf Basis der normalen Manipulation nicht erzeugt wird. Sondern insbesondere auf Basis, z.B. während, einer Prüfphase.
  • Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft ein Verfahren, wobei der Roboter das Prüfsignal selbst erzeugt.
  • Zum Beispiel kann der Roboter an einem eingesetzten Stopfen ziehen und/oder rütteln, um so ein entsprechendes Prüfsignal zu erzeugen, welches analysiert und ausgewertet werden kann. Im Allgemeinen kann ein Roboter ein Prüfsignal sozusagen künstlich erzeugen, indem er vor, während und/oder nach der Manipulation eine Interaktion mit der Umgebung ausführt, um Information über die Qualität oder Quantität der Manipulation zu erhalten.
  • Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft ein Verfahren, wobei das Prüfsignal auf Basis eines vorbestimmten Merkmals der Umgebung erzeugt wird.
  • Beispielsweise kann ein Stopfen ein entsprechendes Merkmal aufweisen, welches bei einer ordnungsgemäßen Manipulation des Stopfens insbesondere einen ordnungsgemäßen Setzen des Stopfens in eine dafür vorgesehene Umgebung, ein bestimmtes Prüfsignal erzeugt. Dies kann beispielsweise durch eine Lippe oder durch einen Rand erfolgen, der beispielsweise anzeigt, wenn der Stopfen hinreichend tief in ein dafür vorgesehenes Loch eingesetzt wurde. Ein Prüfsignal kann durch eine Umgebung generiert werden, indem die Umgebung bzw. ein zu manipulierendes Objekt, z.B. ein Stopfen oder ein Klips, ein Merkmal aufweisen, welches bei einer Manipulation, ein entsprechendes Prüfsignal durch Interaktion mit dem Roboter erzeugt.
  • Dieses Prüfsignal umfasst die Information, ob die Manipulation ordnungsgemäß erfolgt ist oder nicht.
  • Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft ein Verfahren, wobei das Prüfsignal während der Prüfphase der Manipulation generiert wird.
  • Beispielsweise kann ein Roboter zum Erfassen eines Prüfsignals, welches durch die Umgebung erzeugt wurde, eine bestimmte Regelungsstrategie anwenden, welche eine Erfassung des Prüfsignals verbessert. In diesem Fall muss der Roboter und die Umgebung, welche das Prüfsignal generiert, synchronisiert sein.
  • Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft ein Verfahren, wobei während der Manipulation, der Roboter zumindest teilweise mensch-roboter-kollaborierend betrieben wird.
  • Insbesondere kann eine Mensch-Roboter-Kollaboration dadurch erfolgen, dass der Roboter während der Manipulation zumindest teilweise per Hand geführt wird. Zusätzlich oder alternativ kann eine Mensch-Roboter-Kooperation dadurch erfolgen, dass der Roboter eine Manipulation zumindest teilweise zusammen mit einem Menschen durchführt. Beispielsweise kann ein Fenster in einen Fensterrahmen einer Karosserie eingesetzt werden, wobei der Roboter eine Seite des Fensters führt und in den entsprechenden Fensterrahmen einsetzt und ein Werker eine andere Seite hält und dadurch den Roboter zumindest teilweise führt, bzw. zumindest teilweise mit diesem zusammen das Fenster führt.
  • Selbstverständlich kann ein Roboter auch vollautomatisch betrieben werden.
  • Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft ein Verfahren, wobei ein Schließen auf eine Qualität und/oder auf eine Quantität ein Kategorisieren umfasst und/oder auf Basis eines oder mehrerer Schwellwerte erfolgt.
  • Insbesondere kann ein kategorisieren auf Basis eines maschinellen Lernens erfolgen.
  • Ein zweiter Aspekt betrifft eine Steuerungseinrichtung, wobei die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist einen Roboter zu betreiben und ein Verfahren nach dem vorherigen Aspekt durchzuführen.
  • Die Steuerungseinrichtung kann insbesondere Funktionen und Strukturen des ersten Aspekts der Offenbarung umfassen.
  • Ein dritter Aspekt betrifft eine Vorrichtung, insbesondere ein Stopfen, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, über ein vorgegebenes Merkmal ein haptisches Signal zu erzeugen, aus welcher eine Qualitätsinformation und/oder eine Quantitätsinformation bezüglich der Interaktion abgeleitet werden kann.
  • Die Vorrichtung, insbesondere das haptische Signal, kann insbesondere Funktionen und Strukturen des ersten Aspekts und/oder des zweiten Aspekts der Offenbarung umfassen.
  • Die Vorrichtung kann insbesondere Funktionen und/oder Strukturen umfassen, die im Kontext eines der beiden vorherigen Aspekte beschrieben sind.
  • Figurenliste
  • Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den folgenden Ausführungsformen, die sich auf die Figuren beziehen. Die Figuren zeigen die Ausführungsformen nicht immer maßstabsgetreu. Die Abmessungen der verschiedenen Merkmale können insbesondere zur Klarheit der Beschreibung entsprechend vergrößert oder verkleinert sein. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
    • 1 ein Set-up zur Durchführung eines Verfahrens nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • 2 einen Stopfen zur Verwendung in einem Verfahren nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • In den folgenden Beschreibungen beziehen sich identische Bezugszeichen auf identische bzw. zumindest funktional oder strukturell ähnliche Merkmale.
  • In der folgenden Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Aspekte gezeigt sind, in denen die vorliegende Offenbarung verstanden werden kann.
  • Generell gilt eine Offenbarung über ein beschriebenes Verfahren auch für eine entsprechende Vorrichtung, um das Verfahren durchzuführen, oder für ein entsprechendes System, welches ein oder mehrere Vorrichtungen umfasst, und umgekehrt. Wenn beispielsweise ein spezieller Verfahrensschritt beschrieben wird, kann eine entsprechende Vorrichtung ein Merkmal umfassen, um den beschriebenen Verfahrensschritt durchzuführen, auch wenn dieses Merkmal nicht explizit beschrieben oder dargestellt ist. Wenn andererseits beispielsweise eine spezielle Vorrichtung auf der Grundlage von Funktionseinheiten beschrieben wird, kann ein entsprechendes Verfahren einen Schritt umfassen, der die beschriebene Funktionalität ausführt, auch wenn solche Schritte nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Ebenso kann ein System mit entsprechenden Vorrichtungsmerkmalen versehen werden oder mit Merkmalen, um einen bestimmten Verfahrensschritt auszuführen. Es versteht sich, dass Merkmale der verschiedenen zuvor oder nachfolgend beschriebenen Aspekte und Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
  • Beschreibung der Figuren
  • 1 offenbart ein Set-up zur Ausführung eines Verfahrens nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Gezeigt ist ein Roboter 101, welcher an seinem Endeffektor 103 einen Stopfen 104 manipuliert. Als Roboter 101 ist ein Industrieroboter und in diesem Fall ein Schwerlastroboter dargestellt. Selbstverständlich können auch andere Roboterklassen für das Verfahren verwendet werden, insbesondere Leichtbauroboter, Scararoboter, Roboter mit Parellelkinematik, usw. Ebenso ist die Roboterklasse nicht auf Schwerindustrieroboter beschränkt, sondern das Verfahren kann ebenso im Haushalt und/oder im Medizinbereich Anwendung finden. Der Roboter 101 ist dazu eingerichtet, über seinen Endeffektor 103 einen Stopfen 104 in eine dafür vorgesehene Öffnung 107, welche sich in einer Wand 106 befindet, einzufügen. Das Verfahren erfasst während der Manipulation, also während des Einfügens des Stopfens 103 in die dafür vorgesehene Öffnung 107, ein oder mehrere haptische Signale, die aus der Interaktion des Roboters mit der Umgebung, also insbesondere mit der Wand 106 und der Öffnung 107, erfolgen. Die haptischen Signale können insbesondere folgende Informationen umfassen: eine Information, ob der Stopfen in die korrekte Öffnung eingefügt wurde; eine Information, ob der Stopfen tief genug in die Öffnung eingeführt wurde; eine Information, ob der Stopfen fest genug in der Öffnung sitzt; eine Information; ob der Stopfen die Öffnung dicht genug verschließt. Insbesondere um diese Information zu erfassen, kann die Wand 106 oder der Stopfen 104 oder die Öffnung 107 in einer bestimmten Art und Weise eingerichtet sein, sodass zumindest eines der zurückgekoppelten haptischen Signale eine entsprechende Information trägt. Dies wird in 2 weiter erläutert. Nachdem erfassen der Information bezüglich einer Qualität und/oder einer Quantität des zu setzenden Stopfens, wird diese Information entsprechend ausgewertet und auf Basis der Auswertung ein Prüfergebnis festgestellt. Das Prüfergebnis kann insbesondere anzeigen, dass die Operation durch einen Werker nochmals geprüft werden muss. Alternativ kann das Prüfergebnis anzeigen, dass der Stopfen 104 ordnungsgemäß in die Öffnung 106 eingeführt wurde.
  • 2 zeigt einen Stopfen 103, welcher dazu eingerichtet ist in eine Öffnung 107 einer Wand 106 so eingefügt zu werden, dass durch die Einfügeoperation ein haptisches Signal erzeugt wird, welches eine Qualitäts- und/oder Quantitätsinformation bezüglich der Einfügeoperation umfasst. Dazu weist der Stopfen 104 an zwei Seiten jeweils eine Lamelle 203 auf. Die Lamelle 203 ist im ursprünglichen Zustand des Stopfen nach vorne hin zum Stopfen an dessen Einpresskörper 201 fixiert. Beim ordnungsgemäßen Einfügen in die Öffnung reißt die Lamelle 203 vom Einpresskörper 201 an dem Punkt 206 ab. Durch das Abreißen ergeben sich Kräfte zwischen dem Stopfen 203 und der Kante der Öffnung 107. Dadurch entsteht ein auswertbarer Signalverlauf, welcher darüber Auskunft geben kann, ob der Stopfen 203 korrekt in die Öffnung 107 eingefügt wurde. Bei einer korrekten Einfügeoperation klappen die Lamellen nach hinten um und fügen sich in die Verjüngung 202 ein, sodass die Lamellen danach für die Manipulation kein Hindernis mehr darstellen. Dies ist durch die gestrichelte Linie 204 dargestellt. Bei einem nicht korrekt eingefügten Stopfen legen sich die Lamellen nicht in die Öffnung und verbleiben eventuell in ihrer Ursprungsposition. Dann werden die gemessenen Kräfte und/oder Geschwindigkeiten anders sein. Daraus kann geschlossen werden, dass die Manipulation nicht erfolgreich durchgeführt wurde und entsprechend nachgebessert werden muss. Ebenso kann die Spitze 207 des Stopfens so ausgeformt sein, dass diese bei Andrücken an den Boden der Öffnung 107 eine bestimmte Steifigkeit aufweist. Dies kann vom Roboter nach der Einfügeoperation durch Aufbringen einer entsprechenden Kraft in einer der Einfügeoperation nachfolgenden Prüfphase analysiert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Set-up zur Durchführung eines Verfahrens nach einer Ausführungsform der Offenbarung
    102
    Roboter
    103
    Endeffektor
    104
    Stopfen
    106
    Wand
    107
    Vertiefung zum Einsetzen eines Tropfens
    200
    Stopfen zum Einsetzen in eine Vertiefung
    201
    Einpresskörper
    202
    Verjüngung
    203
    Merkmal zur Generierung eines Prüfsignals in 1. Lage
    204
    Merkmal zur Generierung eines Prüfsignals in 2. Lage
    205
    Ausschnitt
    206
    Anbindung des Merkmals 203 an Stopfen
    207
    Stopfenspitze

Claims (15)

  1. Ein Verfahren zur Prüfung einer Manipulation, umfassend die Schritte: - Durchführen einer Manipulation mit einem Roboter (101); - Erfassen eines haptischen Signals auf Basis der Interaktion des Roboters (101) mit einer Umgebung (106, 107) im Rahmen der Manipulation; - Analysieren des Signals, insbesondere auf Basis eines Musters und/oder eines Schwellwertes; - Schließen auf eine Qualität und/oder Quantität der Manipulation auf Basis eines Ergebnisses des Analysierens.
  2. Das Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Roboter (101) das haptische Signal durch ein oder mehrere Sensoren am Endeffektor (103) und/oder durch ein oder mehrere Gelenksensoren erfasst.
  3. Das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Roboter (101) das haptische Signal über eine Sensorhaut erfasst.
  4. Das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Interaktion des Roboters (101) mit der Umgebung wenigstens eine der folgenden Tätigkeiten umfasst: - ein Abtragen eines Materials; - ein Auftragen eines Materials; - ein Anbringen eines Objekts; - ein Reinigen eines Objekts.
  5. Das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Analysieren wenigstens eine der folgenden Operationen umfasst: - ein Ableiten des haptischen Signals; - ein Aufleiten des haptischen Signals; - ein Transformieren des haptischen Signals in einen Frequenz und/oder Frequenz-Zeit-Bereich; - ein Verbinden des haptischen Signals mit haptischen Signalen oder Analyseergebnissen früherer Manipulationen.
  6. Das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Durchführen der Manipulation eine Prüfphase umfasst, in der Informationen für die Prüfung erfasst werden.
  7. Das Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Roboter (101) synchronisiert mit der Prüfsignalphase gesteuert, insbesondere geregelt, wird.
  8. Das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Roboter (101) ein Prüfsignal erfasst.
  9. Das Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Roboter (101) das Prüfsignal selbst erzeugt.
  10. Das Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, wobei das Prüfsignal auf Basis eines vorbestimmten Merkmals (203) der Umgebung (106, 107) erzeugt wird.
  11. Das Verfahren nach einem der drei vorherigen Ansprüche, wobei das Prüfsignal während der Prüfphase der Manipulation generiert wird.
  12. Das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei während der Manipulation, der Roboter (101) zumindest teilweise mensch-roboter-kollaborierend betrieben wird.
  13. Das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Schließen auf eine Qualität und/oder auf eine Quantität ein Kategorisieren umfasst und/oder auf Basis eines oder mehrerer Schwellwerte erfolgt.
  14. Eine Steuerungseinrichtung für einen Roboter (101), wobei die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist einen Roboter (101) zu betreiben und ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche durchzuführen.
  15. Eine Vorrichtung (104) zur Interaktion mit einem Roboter (101), insbesondere ein Stopfen, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, über ein vorgegebenes Merkmal (203) ein haptisches Signal zu erzeugen, aus welcher eine Qualitätsinformation und/oder eine Quantitätsinformation bezüglich der Interaktion abgeleitet werden kann.
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DE102022103503A1 (de) 2022-02-15 2023-08-17 WAGO Verwaltungsgesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren, Roboteranlage und Computerprogramm zur automatisierten Montage von Bauteilen auf Tragschienen

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