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DE102020206568A1 - Programming system for hand-guided programming of a movement of an industrial robot, industrial robot with such a programming system and method for hand-guided programming of a movement of an industrial robot - Google Patents

Programming system for hand-guided programming of a movement of an industrial robot, industrial robot with such a programming system and method for hand-guided programming of a movement of an industrial robot Download PDF

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DE102020206568A1
DE102020206568A1 DE102020206568.3A DE102020206568A DE102020206568A1 DE 102020206568 A1 DE102020206568 A1 DE 102020206568A1 DE 102020206568 A DE102020206568 A DE 102020206568A DE 102020206568 A1 DE102020206568 A1 DE 102020206568A1
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DE
Germany
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force
signal
industrial robot
input unit
movement
Prior art date
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Application number
DE102020206568.3A
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German (de)
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DE102020206568B4 (en
Inventor
Theo Doll
Udo Rentschler
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Dr Doll Eng GmbH
Dr Doll Engineering GmbH
Original Assignee
Dr Doll Eng GmbH
Dr Doll Engineering GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Programmiersystem zum handgeführten Programmieren einer Bewegung eines Industrieroboters, einen Industrieroboter mit einem solchen Programmiersystem und ein Verfahren zum handgeführten Programmieren einer Bewegung eines Industrieroboters.Einsatz bei der industriellen Fertigung.The invention relates to a programming system for hand-guided programming of a movement of an industrial robot, an industrial robot with such a programming system and a method for hand-guided programming of a movement of an industrial robot. Use in industrial production.

Description

Die Erfindung betrifft ein Programmiersystem zum handgeführten Programmieren einer Bewegung eines Industrieroboters, mit einer Eingabeeinheit, die - in betriebsfertig montiertem Zustand - an einem freien Ende eines beweglichen Kinematikelements, insbesondere eines Gelenkarms des Industrieroboters abgestützt ist, wobei die Eingabeeinheit zur Erfassung einer manuellen Krafteinwirkung einer Bedienperson auf die Eingabeeinheit und zur Ausgabe eines ersten Signals in Abhängigkeit der erfassten Krafteinwirkung eingerichtet ist, und mit einer Steuereinheit, die mit der Eingabeeinheit verbunden und zur Ausgabe eines Steuersignals zur Steuerung der Bewegung des Industrieroboters wenigstens in Abhängigkeit des ersten Signals eingerichtet ist. Die Erfindung betrifft zudem einen Industrieroboter mit einem solchen Programmiersystem sowie ein Verfahren zum handgeführten Programmieren einer Bewegung eines Industrieroboters.The invention relates to a programming system for hand-guided programming of a movement of an industrial robot, with an input unit which - in the ready-to-use assembled state - is supported on a free end of a movable kinematic element, in particular an articulated arm of the industrial robot, the input unit for detecting a manual force applied by an operator is set up on the input unit and for outputting a first signal as a function of the detected force effect, and with a control unit which is connected to the input unit and is set up to output a control signal for controlling the movement of the industrial robot at least as a function of the first signal. The invention also relates to an industrial robot with such a programming system and to a method for hand-guided programming of a movement of an industrial robot.

Ein derartiges Programmiersystem, ein Industrieroboter mit einem solchen Programmiersystem und ein solches Verfahren sind bekannt.Such a programming system, an industrial robot with such a programming system and such a method are known.

Bei dem bekannten Verfahren handelt es sich um ein sogenanntes Teach-in-Verfahren, das auch als handgeführtes Teachen bezeichnet werden kann und im Bereich der Robotik allgemein bekannt ist. Solche Teach-in-Verfahren sehen vor, dass eine Bedienperson den Industrieroboter, genauer: dessen Bewegungskinematik, manuell entlang einer Bewegungsbahn steuert. Die hierbei durchlaufenen Positionen der Bewegungskinematik können messtechnisch erfasst, gespeichert und als Datenbasis für eine automatisch gesteuerte Bewegung des Industrieroboters entlang der vorab per Hand „geteachten“ Bewegungsbahn verwendet werden.The known method is a so-called teach-in method, which can also be referred to as hand-guided teaching and is generally known in the field of robotics. Such teach-in methods provide that an operator controls the industrial robot, more precisely: its kinematics of movement, manually along a movement path. The positions of the kinematics of movement passed through can be measured, saved and used as a database for an automatically controlled movement of the industrial robot along the movement path that was previously “taught” by hand.

Das hierfür bekannte Programmiersystem wird von dem betreffenden Hersteller unter der Bezeichnung „ready2_pilot“ angeboten und weist eine Eingabeeinheit auf, die - in betriebsfertig an dem Industrieroboter montierten Zustand - an einem freien Ende eines beweglichen Gelenkarms des Industrieroboters befestigt ist. Die Eingabeeinheit des bekannten Programmiersystems ist in Form einer sogenannten 3D-Maus gestaltet. Zum „Teachen“ der Bewegungsbahn greift die Bedienperson manuell an der 3D-Maus an und lenkt diese auf grundsätzlich bekannte Weise unter manueller Krafteinwirkung in die gewünschte Bewegungsrichtung aus. Dabei wird die hierbei wirkende Krafteinwirkung von der 3D-Maus erfasst und es wird ein entsprechendes Signal in Abhängigkeit der erfassten Krafteinwirkung ausgegeben. Das bekannte Programmiersystem weist zudem eine Steuereinheit auf, die mit der 3D-Maus verbunden ist. Das von der 3D-Maus ausgegebene Signal wird mittels der Steuereinheit verarbeitet und in ein Steuersignal zur „geteachten“ Steuerung der Bewegung des Industrieroboters umgesetzt.The programming system known for this is offered by the manufacturer in question under the name “ready2_pilot” and has an input unit which - when mounted on the industrial robot ready for operation - is attached to a free end of a movable articulated arm of the industrial robot. The input unit of the known programming system is designed in the form of a so-called 3D mouse. To “teach” the trajectory, the operator grabs the 3D mouse manually and deflects it in the desired direction of movement in a generally known manner, applying manual force. The force acting here is detected by the 3D mouse and a corresponding signal is output depending on the force effect detected. The known programming system also has a control unit which is connected to the 3D mouse. The signal output by the 3D mouse is processed by the control unit and converted into a control signal for "taught" control of the movement of the industrial robot.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Programmiersystem, einen Industrieroboter und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, die gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Sicherheitseigenschaften aufweisen.The object of the invention is to provide a programming system, an industrial robot and a method of the type mentioned at the beginning which have improved safety properties compared to the prior art.

Diese Aufgabe wird für das Programmiersystem dadurch gelöst, dass eine Kraftmesseinheit vorgesehen ist, auf welcher die Eingabeeinheit kraftübertragend befestigt ist, und die - im betriebsfertig montierten Zustand - an dem freien Ende des beweglichen Kinematikelements befestigt ist, wobei die Kraftmesseinheit zur Erfassung der mittelbar über die Eingabeeinheit auf sie einwirkenden manuellen Krafteinwirkung und zur Ausgabe wenigstens eines zweiten Signals in Abhängigkeit der erfassten Krafteinwirkung eingerichtet ist, und dass die Steuereinheit mit der Kraftmesseinheit verbunden und zur Ausgabe des Steuersignals in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal eingerichtet ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung können insbesondere Defekte oder Fehlfunktionen der Eingabeeinheit oder eine missbräuchliche Bedienung derselben auf einfache Weise erkannt werden. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Steuereinheit zum Vergleichen des ersten Signals der Eingabeeinheit und des zweiten Signals der Kraftmesseinheit eingerichtet ist. Beide Signale werden in Abhängigkeit der manuellen Krafteinwirkung der Bedienperson erzeugt. Ergibt der Vergleich eine quantitative und/oder qualitative Differenz zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal, kann vorzugsweise die Ausgabe des Steuersignals unterbleiben, so dass keine Bewegung des Industrieroboters erfolgt. Hierdurch können verbesserte Sicherheitseigenschaften erreicht werden, da die Steuerung der Bewegung zum Teachen des Industrieroboters nicht - wie aus dem Stand der Technik bekannt - allein in Abhängigkeit des ersten Signals der Eingabeeinheit erfolgt. Vielmehr erfolgt die Steuerung erfindungsgemäß auch in Abhängigkeit des zweiten Signals der Kraftmesseinheit. Im Ergebnis kann durch die erfindungsgemäße Lösung ein Performance Level d nach ISO 13849 erreicht werden. Die Kraftmesseinheit ist im betriebsfertig an dem Industrieroboter montierten Zustand am freien Ende des Kinematikelements befestigt. Die Eingabeeinheit ist ihrerseits kraftübertragend und somit fest an der Kraftmesseinheit befestigt. Hierdurch ist die Eingabeeinheit im betriebsfertig montierten Zustand mittels der Kraftmesseinheit am freien Ende des beweglichen Kinematikelements abgestützt. Zur Befestigung der Kraftmesseinheit am freien Ende des Kinematikelements und/oder zur Befestigung der Eingabeeinheit an der Kraftmesseinheit ist vorzugsweise eine lösbare Fügeverbindung vorgesehen, beispielsweise in Form einer Schraub-, Steck- oder Rastverbindung. Die Eingabeeinheit ist auf grundsätzlich bekannte Weise zur Erfassung der auf sie einwirkenden Krafteinwirkung der Bedienperson eingerichtet. Diese Erfassung kann mittelbar oder unmittelbar erfolgen, wobei die Eingabeeinheit beispielsweise ein optisches, optoelektronisches, piezoelektrisches, induktives, kapazitives oder resistives Messprinzip aufweisen kann. Die Kraftmesseinheit ist auf grundsätzlich bekannte Weise zur Erfassung der - mittelbar über die Eingabeeinheit - auf sie einwirkenden Krafteinwirkung der Bedienperson eingerichtet. Diese Erfassung kann mittelbar oder unmittelbar erfolgen, wobei die Kraftmesseinheit beispielsweise ein optisches, optoelektronisches, piezoelektrisches, induktives, kapazitives oder resistives Messprinzip aufweisen kann. Die Steuereinheit kann zur Signalübertragung drahtgebunden oder vorzugsweise drahtlos mit der Eingabeeinheit und der Kraftmesseinheit verbunden sein. Die Steuereinheit kann ausschließlich der Eingabeeinheit und der Kraftmesseinheit zugeordnet sein. Alternativ kann die Steuereinheit eine zentrale Steuereinheit des Industrieroboters sein. Die Steuereinheit dient insbesondere der Steuerung der „geteachten“ Bewegung des Industrieroboters. Zu diesem Zweck ist die Steuereinheit zur Ausgabe des Steuersignals in Abhängigkeit des ersten Signals und des zweiten Signals eingerichtet. Genauer erfolgt die Ausgabe in Abhängigkeit des Vergleichs zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal, wofür die Steuereinheit entsprechend eingerichtet ist. Der Vergleich kann qualitativ und/oder quantitativ sein. Der Vergleich lässt insbesondere erkennen, ob mittels der Eingabeeinheit und der Kraftmesseinheit eine wenigstens im Wesentlichen übereinstimmende Krafteinwirkung der Bedienperson erfasst wird, was auf einen bestimmungsgemäßen Zustand und eine bestimmungsgemäße Benutzung des Programmiersystems deutet. Der Vergleich lässt weiter insbesondere erkennen, ob mittels der Eingabeeinheit oder der Kraftmesseinheit keine Krafteinwirkung erfasst wird, was beispielsweise auf einen Defekt, eine Fehlfunktion oder eine gestörte Signalübertragung der Eingabeeinheit und/oder der Kraftmesseinheit deutet. Der Vergleich lässt weiter insbesondere erkennen, ob mittels der Eingabeeinheit und der Kraftmesseinheit abweichende Krafteinwirkungen erfasst werden, was insbesondere auf eine sicherheitsrelevante Situation oder eine missbräuchliche Benutzung des Programmiersystems deuten kann. Die Eingabeeinheit ist vorzugsweise zur Erfassung einer mehrachsigen Krafteinwirkung eingerichtet. Entsprechendes gilt vorzugsweise für die Kraftmesseinheit. Unter einer Krafteinwirkung ist im Sinne der Erfindung neben einer reinen Krafteinwirkung eine Momenteneinwirkung und/oder eine kombinierte Kraft-Momenten-Einwirkung zu verstehen. Im Sinne der Erfindung umfasst der Begriff „Industrieroboter“ vorzugsweise mehrachsige gesteuerte Systeme, wie insbesondere Gelenkarmroboter, Portalroboter, Werkzeugmaschinen, Manipulatoren und Hebehilfen. Bevorzugt ist der Industrieroboter ein Gelenkarmroboter, wobei das Kinematikelement in diesem Fall vorzugsweise ein Gelenkarm des Gelenkarmroboters ist.This object is achieved for the programming system in that a force measuring unit is provided, on which the input unit is fastened in a force-transmitting manner, and which - in the ready-to-use assembled state - is fastened to the free end of the movable kinematic element, the force measuring unit for recording the indirectly via the Input unit is set up for manual force acting on it and for outputting at least one second signal as a function of the detected force, and that the control unit is connected to the force measuring unit and is set up for outputting the control signal as a function of a comparison between the first signal and the second signal. The solution according to the invention enables, in particular, defects or malfunctions of the input unit or improper operation of the same to be recognized in a simple manner. For this purpose it is provided according to the invention that the control unit is set up to compare the first signal of the input unit and the second signal of the force measuring unit. Both signals are generated as a function of the manual force applied by the operator. If the comparison results in a quantitative and / or qualitative difference between the first signal and the second signal, the output of the control signal can preferably be omitted so that the industrial robot does not move. In this way, improved safety properties can be achieved, since the control of the movement for teaching the industrial robot does not take place - as is known from the prior art - solely as a function of the first signal from the input unit. Rather, according to the invention, the control also takes place as a function of the second signal from the force measuring unit. As a result, a performance level d according to ISO 13849 can be achieved with the solution according to the invention. The force measuring unit is attached to the free end of the kinematic element in the ready-to-use state, mounted on the industrial robot. The input unit itself transmits force and is therefore firmly attached to the force measuring unit. As a result, the input unit is supported in the ready-to-use assembled state by means of the force measuring unit on the free end of the movable kinematic element. To attach the force measuring unit to the free end of the kinematic element and / or to attach the input unit to the force measuring unit, a releasable joining connection is preferably provided, for example in the form of a screw, plug or connection Locking connection. The input unit is set up in a manner known in principle to record the force acting on it by the operator. This detection can take place directly or indirectly, with the input unit being able to have, for example, an optical, optoelectronic, piezoelectric, inductive, capacitive or resistive measuring principle. The force measuring unit is set up in a fundamentally known manner to record the force acting on it by the operator - indirectly via the input unit. This detection can take place indirectly or directly, with the force measuring unit being able to have, for example, an optical, optoelectronic, piezoelectric, inductive, capacitive or resistive measuring principle. The control unit can be wired or preferably wirelessly connected to the input unit and the force measuring unit for signal transmission. The control unit can be assigned exclusively to the input unit and the force measuring unit. Alternatively, the control unit can be a central control unit of the industrial robot. The control unit is used in particular to control the "taught" movement of the industrial robot. For this purpose, the control unit is set up to output the control signal as a function of the first signal and the second signal. More precisely, the output takes place as a function of the comparison between the first signal and the second signal, for which the control unit is set up accordingly. The comparison can be qualitative and / or quantitative. The comparison reveals, in particular, whether the input unit and the force measuring unit are used to detect an at least essentially identical force action by the operator, which indicates an intended state and intended use of the programming system. The comparison also reveals in particular whether no force is detected by means of the input unit or the force measuring unit, which indicates, for example, a defect, a malfunction or a disturbed signal transmission of the input unit and / or the force measuring unit. The comparison also reveals in particular whether the input unit and the force measuring unit are used to record different force effects, which can in particular indicate a safety-relevant situation or improper use of the programming system. The input unit is preferably set up to detect a multiaxial force. The same applies preferably to the force measuring unit. In the context of the invention, an action of force is to be understood as meaning, in addition to a pure action of force, a moment action and / or a combined force-moment action. In the context of the invention, the term “industrial robot” preferably includes multi-axis controlled systems, such as, in particular, articulated arm robots, gantry robots, machine tools, manipulators and lifting aids. The industrial robot is preferably an articulated arm robot, the kinematic element in this case preferably being an articulated arm of the articulated arm robot.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Eingabeeinheit eine 3D-Maus mit einem stationären Unterteil und mit einem relativ zu dem Unterteil beweglichen Steuerteil, wobei das Unterteil auf der Kraftmesseinheit befestigt ist. Hierdurch wird ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau des Programmiersystems erreicht. Gleichzeitig ermöglicht diese Ausgestaltung der Erfindung ein besonders einfaches und intuitives „Teachen“ der Bewegung. Die 3D-Maus weist einen als solchen grundsätzlich bekannten Aufbau auf und kann in englischer Sprache auch als 3D motion controller, 3D navigation device oder 6 DOF device bezeichnet werden. Das Steuerteil ist unter manueller Krafteinwirkung relativ zu dem Unterteil beweglich. Das Unterteil ist vorzugsweise mittels einer lösbaren Fügeverbindung an der Kraftmesseinheit befestigt. Die Fügeverbindung kann beispielsweise eine Schraub-, Rast- oder Steckverbindung zwischen dem Unterteil und der Kraftmesseinheit aufweisen. Die 3D-Maus ist auf grundsätzlich bekannte Weise zur Erfassung der relativen Bewegung des Steuerteils gegenüber dem stationären Unterteil eingerichtet. Hierfür weist die 3D-Maus vorzugsweise ein optisches und/oder optoelektronisches Messprinzip auf, mittels dessen die vorbeschriebene Relativbewegung erfasst und in das erste Signal umgesetzt werden kann. Die manuelle Krafteinwirkung wird somit mittelbar, nämlich über die Relativbewegung, erfasst.In an embodiment of the invention, the input unit is a 3D mouse with a stationary lower part and with a control part that is movable relative to the lower part, the lower part being attached to the force measuring unit. A particularly simple and cost-effective structure of the programming system is achieved in this way. At the same time, this embodiment of the invention enables particularly simple and intuitive “teaching” of the movement. The 3D mouse has a structure that is basically known as such and can also be referred to in English as a 3D motion controller, 3D navigation device or 6 DOF device. The control part is movable relative to the lower part under the action of manual force. The lower part is preferably fastened to the force measuring unit by means of a releasable joint connection. The joint connection can, for example, have a screw, latching or plug connection between the lower part and the force measuring unit. The 3-D mouse is set up in a manner known in principle to detect the relative movement of the control part with respect to the stationary lower part. For this purpose, the 3D mouse preferably has an optical and / or optoelectronic measuring principle, by means of which the above-described relative movement can be detected and converted into the first signal. The manual force is thus recorded indirectly, namely via the relative movement.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Kraftmesseinheit einen Trägerkörper auf, der mit einer Messsensorik versehen ist und dessen Unterseite - im betriebsfertig montierten Zustand - an dem freien Ende des Kinematikelements befestigt ist, und auf dessen der Unterseite gegenüberliegenden Oberseite die Eingabeeinheit befestigt ist. Hierdurch wird ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau des Programmiersystems erreicht. Die Messsensorik dient der Erfassung der - mittelbar über die Eingabeeinheit - auf die Kraftmesseinheit wirkenden manuellen Krafteinwirkung der Bedienperson. Die Messsensorik kann hierfür insbesondere ein piezoelektrisches oder resistives Messprinzip aufweisen. Die Messsensorik ist an und/oder in dem Trägerkörper angeordnet. Der Trägerkörper fungiert vorzugsweise als Träger und/oder Gehäuse für die Messsensorik. Die Unterseite des Trägerkörpers ist vorzugsweise mittels einer lösbaren Fügeverbindung an dem freien Ende des Kinematikelements befestigt. Die Fügeverbindung weist vorzugsweise wenigstens eine Schraubverbindung auf. Weiter vorzugsweise bildet die Unterseite eine Flanschfläche, die im betriebsfertig montierten Zustand kraftübertragend mit einer Gegenflanschfläche des freien Endes des beweglichen Kinematikelements zusammenwirkt.In a further embodiment of the invention, the force measuring unit has a support body which is provided with a measuring sensor system and whose underside - in the ready-to-use assembled state - is attached to the free end of the kinematic element, and the input unit is attached to its upper side opposite the underside. A particularly simple and cost-effective structure of the programming system is achieved in this way. The measuring sensor system is used to record the manual force exerted by the operator, indirectly via the input unit, on the force measuring unit. For this purpose, the measuring sensor system can in particular have a piezoelectric or resistive measuring principle. The measuring sensor system is arranged on and / or in the carrier body. The carrier body preferably functions as a carrier and / or housing for the measuring sensor system. The underside of the carrier body is preferably fastened to the free end of the kinematic element by means of a releasable joint connection. The joint connection preferably has at least one screw connection. Furthermore, the underside preferably forms a flange surface which, in the ready-to-operate assembled state, interacts in a force-transmitting manner with a counter-flange surface of the free end of the movable kinematic element.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Kraftmesseinheit ein 3-Achsen-Kraftsensor oder ein 3-Achsen-Kraft-Momenten-Sensor oder ein 6-Achsen-Kraft-Momenten-Sensor. Solche Sensoren sind im Bereich der Robotik grundsätzlich bekannt und in unterschiedlichsten Spezifikationen erhältlich. Hierdurch kann ein nochmals vereinfachter und in einfacher Weise auf den spezifischen Anwendungsfall bzw. den zu programmierenden Industrieroboter angepasster Aufbau des Programmiersystems erreicht werden.In a further embodiment of the invention, the force measuring unit is a 3-axis force sensor or a 3-axis force-torque sensor or a 6-axis force-torque sensor. Such sensors are basically known in the field of robotics and are available in a wide variety of specifications. In this way, a structure of the programming system that is even more simplified and adapted in a simple manner to the specific application or the industrial robot to be programmed can be achieved.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird für den eingangs genannten Industrieroboter dadurch gelöst, dass ein Programmiersystem gemäß der vorstehenden Beschreibung vorgesehen ist. Der Industrieroboter weist wenigstens ein bewegliches Kinematikelement, insbesondere einen Gelenkarm, auf, an dessen freiem Ende die Eingabeeinheit und die Kraftmesseinheit fest angeordnet sind. Das freie Ende des beweglichen Kinematikelements kann auch als Effektorende bezeichnet werden. Das freie Ende weist vorzugsweise eine Gegenflanschfläche auf, die mittels einer lösbaren Fügeverbindung mit einer Flanschfläche der Kraftmesseinheit kraftübertragend verbunden ist. Der Industrieroboter ist vorzugsweise als mehrachsiger Gelenkarmroboter gestaltet und weist eine serielle Bewegungskinematik auf.The object on which the invention is based is achieved for the industrial robot mentioned at the beginning in that a programming system according to the description above is provided. The industrial robot has at least one movable kinematic element, in particular an articulated arm, at the free end of which the input unit and the force measuring unit are fixedly arranged. The free end of the movable kinematic element can also be referred to as the effector end. The free end preferably has a mating flange surface which is connected in a force-transmitting manner to a flange surface of the force measuring unit by means of a releasable joint connection. The industrial robot is preferably designed as a multi-axis articulated arm robot and has serial kinematics of movement.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird für das eingangs genannte Verfahren durch die Merkmalskombination des Anspruchs 6 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst Schritte a) bis e).The object on which the invention is based is achieved for the method mentioned at the beginning by the combination of features of claim 6. The method according to the invention comprises steps a) to e).

Der Schritt a) umfasst eine manuelle Krafteinwirkung auf eine Eingabeeinheit, die an einem freien Ende eines beweglichen Kinematikelements des Industrieroboters abgestützt ist. Die Eingabeeinheit ist - wie noch näher beschrieben wird - mittelbar an dem freien Ende abgestützt. Die manuelle Krafteinwirkung kann ein- und/oder mehrachsig erfolgen. Die manuelle Krafteinwirkung kann eine reine Krafteinwirkung, eine Momenteneinwirkung und/oder eine kombinierte Kraft-Momenten-Einwirkung sein.Step a) comprises a manual application of force on an input unit which is supported on a free end of a movable kinematic element of the industrial robot. As will be described in more detail below, the input unit is indirectly supported on the free end. The manual force can be applied in one and / or multiple axes. The manual force action can be a pure force action, a moment action and / or a combined force-torque action.

Der Schritt b) umfasst ein Erfassen der Krafteinwirkung mittels der Eingabeeinheit und ein Ausgeben eines ersten Signals mittels der Eingabeeinheit in Abhängigkeit der erfassten Krafteinwirkung. Die Krafteinwirkung wird mittelbar oder unmittelbar messtechnisch erfasst. Hierfür kann beispielsweise ein optisches, optoelektronisches, piezoelektrisches, induktives, kapazitives oder resistives Messprinzip vorgesehen sein. Das Ausgeben des ersten Signals erfolgt in Abhängigkeit der erfassten Krafteinwirkung. Mit anderen Worten wird die erfasste Krafteinwirkung in das erste Signal umgesetzt.Step b) comprises detecting the force action by means of the input unit and outputting a first signal by means of the input unit as a function of the force action detected. The force is measured directly or indirectly. For this purpose, for example, an optical, optoelectronic, piezoelectric, inductive, capacitive or resistive measuring principle can be provided. The output of the first signal takes place as a function of the detected force effect. In other words, the detected force is converted into the first signal.

Der Schritt c) umfasst ein Erfassen der Krafteinwirkung mittels einer an dem freien Ende des Kinematikelements befestigten Kraftmesseinheit, auf welcher die Eingabeeinheit kraftübertragend befestigt ist, und ein Ausgeben eines zweiten Signals mittels der Kraftmesseinheit und in Abhängigkeit der erfassten Krafteinwirkung. Demnach wird die manuelle Krafteinwirkung gleichsam zusätzlich, nämlich mittels der Kraftmesseinheit, erfasst. Die manuelle Krafteinwirkung wirkt hierbei mittelbar über die Eingabeeinheit auf die Kraftmesseinheit. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird der aus der manuellen Krafteinwirkung resultierende Kraftfluss über die Kraftmesseinheit geleitet. Zum Erfassen der Krafteinwirkung mittels der Kraftmesseinheit ist ein hierfür geeignetes Messprinzip vorgesehen. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die diesbezüglichen Ausführungen zu Schritt b) verwiesen. Das zweite Signal wird in Abhängigkeit der von der Kraftmesseinheit erfassten Krafteinwirkung ausgegeben.Step c) comprises detecting the force action by means of a force measuring unit attached to the free end of the kinematic element, on which the input unit is mounted in a force-transmitting manner, and outputting a second signal by means of the force measuring unit and depending on the detected force action. Accordingly, the manual force is also detected, as it were, by means of the force measuring unit. The manual force acts indirectly on the force measuring unit via the input unit. In other words, the force flow resulting from the manual force is passed through the force measuring unit. A suitable measuring principle is provided for detecting the force effect by means of the force measuring unit. To avoid repetitions, reference is made to the explanations relating to step b). The second signal is output as a function of the force action detected by the force measuring unit.

Der Schritt d) umfasst ein Verarbeiten des ersten Signals und des zweiten Signals mittels einer Steuereinheit, welche mit der Eingabeeinheit und der Messeinheit verbunden ist, wobei das Verarbeiten ein Vergleichen des ersten Signals mit dem zweiten Signal umfasst. Der Vergleich zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal kann qualitativ und/oder quantitativ sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die diesbezüglichen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Programmiersystem verwiesen, die im Hinblick auf das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend gelten können. Das Vergleichen des ersten Signals und des zweiten Signals kann beispielsweise ein Ermitteln eines Differenzwerts zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal umfassen.Step d) comprises processing the first signal and the second signal by means of a control unit which is connected to the input unit and the measuring unit, the processing comprising comparing the first signal with the second signal. The comparison between the first signal and the second signal can be qualitative and / or quantitative. To avoid repetitions, reference is made to the relevant statements in connection with the programming system according to the invention, which can apply accordingly with regard to the method according to the invention. The comparison of the first signal and the second signal can include, for example, determining a difference value between the first signal and the second signal.

Der Schritt e) umfasst ein Ausgeben eines Steuersignals zur Steuerung der Bewegung des Industrieroboters mittels der Steuereinheit und in Abhängigkeit des Vergleichs. Die mittels des Steuersignals gesteuerte Bewegung kann auch als „geteachte“ Bewegung bezeichnet werden. Bei dieser Bewegung eingenommene Positionen und/oder Koordinaten des Industrieroboters können auf grundsätzlich bekannte Weise messtechnisch erfasst, gespeichert und als Datenbasis für ein Programm zur automatischen Steuerung der Bewegung des Industrieroboters verwendet werden. Sofern der Schritt d) ein Ermitteln eines Differenzwerts zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal umfasst, kann das Ausgeben des Steuersignals in Abhängigkeit des Differenzwerts folgen. Beispielsweise kann das Ausgeben des Steuersignals ausschließlich dann erfolgen, wenn der Differenzwert einen vorgegebenen Maximalwert nicht übersteigt.Step e) comprises outputting a control signal for controlling the movement of the industrial robot by means of the control unit and as a function of the comparison. The movement controlled by the control signal can also be referred to as a "taught" movement. Positions and / or coordinates of the industrial robot assumed during this movement can be recorded, stored and used as a database for a program for automatic control of the movement of the industrial robot in a basically known manner. If step d) includes determining a difference value between the first signal and the second signal, the output of the control signal can follow as a function of the difference value. For example, the control signal can only be output when the difference value does not exceed a predetermined maximum value.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.

  • 1 zeigt in schematisch stark vereinfachter Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Industrieroboters, der mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Programmiersystems versehen ist,
  • 2 in schematischer Perspektivdarstellung und unter zeichnerischer Ausblendung einzelner Bauteile und/oder Abschnitte das Programmiersystem nach 1,
  • 3 das Programmiersystem nach 2 unter einer schematisch verdeutlichen manuellen Krafteinwirkung einer Bedienperson und
  • 4 in schematischer Blockdiagramm-Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum handgeführten Programmieren einer Bewegung des Industrieroboters nach 1 unter Verwendung des Programmiersystems.
Further advantages and features of the invention emerge from the claims as well as from The following description of preferred exemplary embodiments of the invention, which are illustrated with reference to the drawings.
  • 1 shows in a greatly simplified schematic representation an embodiment of an industrial robot according to the invention, which is provided with an embodiment of a programming system according to the invention,
  • 2 in a schematic perspective view and with a graphic masking of individual components and / or sections according to the programming system 1 ,
  • 3 the programming system according to 2 with a schematic illustration of manual force from an operator and
  • 4th in a schematic block diagram illustration of an embodiment of a method according to the invention for hand-guided programming of a movement of the industrial robot 1 using the programming system.

Gemäß 1 weist ein Industrieroboter 1 ein Programmiersystem 2 auf und ist zur autonomen fertigungstechnischen Bearbeitung und/oder Handhabung eines nicht näher dargestellten Werkstücks vorgesehen. Der Industrieroboter 1 ist bei der gezeigten Ausführungsform als Gelenkarmroboter gestaltet und weist eine serielle Bewegungskinematik auf, die durch mehrere bewegliche Gelenkarme 3, 4, 5 gebildet ist. Die Gelenkarme 3, 4, 5 sind auf grundsätzlich bekannte Weise mittels nicht näher ersichtlicher Antriebsmotoren um entsprechende Drehachsen verlagerbar, so dass der Industrieroboter 1 die besagte fertigungstechnische Bearbeitung und/oder Handhabung des Werkstücks innerhalb eines Arbeitsbereichs R ausführen kann. Zur fertigungstechnischen Bearbeitung und/oder Handhabung des Werkstücks weist der Industrieroboter 1 einen Effektor 6 auf, der an einem freien Ende 7 des Gelenkarms 5 auf grundsätzlich bekannte Weise befestigt ist. Bei der automatisierten Bearbeitung und/oder Handhabung wird der Effektor 6 entlang einer zeichnerisch nicht näher dargestellten Bewegungsbahn innerhalb des Arbeitsbereichs R verlagert. Die Verlagerung des Effektors 6 entlang der Bewegungsbahn erfolgt mittels einer entsprechenden Bewegung der Bewegungskinematik des Industrieroboters 1 und damit der Gelenkarme 3, 4, 5.According to 1 instructs an industrial robot 1 a programming system 2 and is provided for the autonomous manufacturing processing and / or handling of a workpiece not shown in detail. The industrial robot 1 is designed as an articulated arm robot in the embodiment shown and has serial kinematics of movement, which is achieved by several movable articulated arms 3 , 4th , 5 is formed. The articulated arms 3 , 4th , 5 are displaceable in a basically known manner by means of drive motors, which are not shown in detail, about corresponding axes of rotation, so that the industrial robot 1 can carry out said manufacturing processing and / or handling of the workpiece within a work area R. The industrial robot has for production-related processing and / or handling of the workpiece 1 an effector 6th on that at one free end 7th of the articulated arm 5 is attached in a basically known manner. In the case of automated processing and / or handling, the effector 6th displaced along a trajectory within the working area R, which is not shown in detail in the drawing. The relocation of the effector 6th along the movement path takes place by means of a corresponding movement of the kinematics of the industrial robot 1 and thus the articulated arms 3 , 4th , 5 .

Das Programmiersystem 2 ist zum handgeführten Programmieren der zur Verlagerung des Effektors 6 erforderlichen Bewegung des Industrieroboters 1 vorgesehen. Das Programmiersystem 2 weist eine Eingabeeinheit 8, eine Kraftmesseinheit 9 und eine Steuereinheit 10 auf. Das handgeführte Programmieren kann auch als „Teachen“ oder „Teach-In“ bezeichnet werden. Dementsprechend kann das Programmiersystem 2 auch als Teach-In-System bezeichnet werden.The programming system 2 is for hand-held programming of moving the effector 6th required movement of the industrial robot 1 intended. The programming system 2 has an input unit 8th , a force measuring unit 9 and a control unit 10 on. Manual programming can also be referred to as "teaching" or "teach-in". Accordingly, the programming system 2 can also be referred to as a teach-in system.

In dem anhand 1 ersichtlichen betriebsfertig montierten Zustand des Programmiersystems 2 sind die Eingabeeinheit 8 und die Kraftmesseinheit 9 fest am freien Ende 7 des Gelenkarms 5 angeordnet. Dabei ist die Eingabeeinheit 8 auf noch näher beschriebene Weise kraftübertragend auf der Kraftmesseinheit 9 befestigt (2, 3). Die Kraftmesseinheit 9 ist auf noch näher beschriebene Weise am freien Ende 7 des beweglichen Gelenkarms 5 befestigt.In the based 1 Clearly installed, ready-to-use status of the programming system 2 are the input unit 8th and the force measuring unit 9 firmly at the free end 7th of the articulated arm 5 arranged. The input unit is 8th in a way that will be described in more detail, in a force-transmitting manner on the force measuring unit 9 attached ( 2 , 3 ). The force measuring unit 9 is at the free end in a manner to be described in more detail 7th of the movable articulated arm 5 attached.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Eingabeeinheit 8 eine 3D-Maus, die in englischer Sprache auch als 3D motion controller, 3D navigation device oder 6 DOF device bezeichnet werden kann. Der strukturelle sowie funktionelle Aufbau der 3D-Maus ist als solches grundsätzlich bekannt. Die 3D-Maus 8 weist ein stationäres Unterteil 11 und ein relativ zu dem Unterteil 11 bewegliches Steuerteil 12 auf. Das Steuerteil 12 ist auf noch näher beschriebene Weise zur manuellen Handhabung durch eine Bedienperson P vorgesehen. Das Steuerteil 12 ist unter einer manuellen Krafteinwirkung der Bedienperson P auf grundsätzlich bekannte Weise entlang mehrerer Bewegungsachsen X, Y, Z und somit mehrachsig relativ zu dem Unterteil 11 verlagerbar.In the embodiment shown, the input unit is 8th a 3D mouse, which in English can also be referred to as a 3D motion controller, 3D navigation device or 6 DOF device. The structural and functional design of the 3D mouse is basically known as such. The 3D mouse 8th has a stationary base 11th and one relative to the base 11th movable control part 12th on. The control part 12th is provided for manual handling by an operator P in a manner which will be described in more detail. The control part 12th is under a manual force of the operator P in a basically known manner along several axes of movement X, Y, Z and thus multiaxial relative to the lower part 11th relocatable.

Die Kraftmesseinheit 9 ist bei der gezeigten Ausführungsform ein 3-Achsen-Kraftsensor, der einen als solchen grundsätzlich bekannten Aufbau mit einem Trägerkörper 13 und einer nicht näher gezeigten Messsensorik aufweist. Die Messsensorik arbeitet bei der gezeigten Ausführungsform auf Grundlage eines resistiven Messprinzips und ist dementsprechend mit mehreren nicht näher gezeigten Dehnungsmessstreifen versehen, die eine Erfassung einer mehrachsigen, entlang der Achsen X', Y', Z' wirkenden Krafteinwirkung ermöglichen. Die Messsensorik ist auf grundsätzlich bekannte Weise in dem Trägerkörper 13 angeordnet.The force measuring unit 9 in the embodiment shown is a 3-axis force sensor which has a structure, which is basically known as such, with a carrier body 13th and a measuring sensor system not shown in detail. In the embodiment shown, the measuring sensor system works on the basis of a resistive measuring principle and is accordingly provided with several strain gauges, not shown in detail, which enable a multi-axis force acting along the axes X ', Y', Z 'to be detected. The measuring sensor system is in the carrier body in a basically known manner 13th arranged.

Der Trägerkörper 13 ist anhand der 2 und 3 schematisch stark vereinfacht dargestellt und weist eine quaderförmige Grundform mit einer Oberseite O und einer gegenüberliegenden Unterseite U auf. Die Unterseite U ist im betriebsfertig montierten Zustand am freien Ende 7 des Gelenkarms 5 befestigt. Zu diesem Zweck bildet die Unterseite U eine Flanschfläche, die mit einer nicht näher gezeigten Gegenflanschfläche des freien Endes 7 lösbar zusammengefügt ist. Die Oberseite O ist der 3D-Maus 8 zugewandt.The carrier body 13th is based on the 2 and 3 shown schematically in greatly simplified form and has a cuboid basic shape with an upper side O and an opposite lower side U on. The bottom U is in the ready-to-use assembled state at the free end 7th of the articulated arm 5 attached. For this purpose, the underside U forms a flange surface with a counter-flange surface (not shown in more detail) of the free end 7th is releasably joined together. The top O is the 3D mouse 8th facing.

Die 3D-Maus 8 ist kraftübertragend auf dem Trägerkörper befestigt. Zu diesem Zweck ist das Unterteil 11 kraftübertragend mit der Oberseite O zusammengefügt. Die 3D-Maus 8 ist somit mittels des 3-Achsen-Kraftsensors 9 am freien Ende 7 des Gelenkarms 5 abgestützt. Die bei der manuellen Handhabung des Steuerteils 12 auftretende manuelle Krafteinwirkung zur Verlagerung des Steuerteils 12 entlang der Bewegungsachsen X, Y, Z ist aufgrund der vorbeschriebenen kraftübertragenden Verbindung zwischen der 3D-Maus 8 und dem 3-Achsen-Kraftsensor 9 mittels letzterem erfassbar.The 3D mouse 8th is attached to the carrier in a force-transmitting manner. For this purpose is the lower part 11th Joined to the top O in a force-transmitting manner. The 3D mouse 8th is thus by means of the 3-axis force sensor 9 at the free end 7th of Articulated arm 5 supported. The one for the manual handling of the control unit 12th Occurring manual force to move the control part 12th along the movement axes X, Y, Z is due to the force-transmitting connection described above between the 3D mouse 8th and the 3-axis force sensor 9 detectable by means of the latter.

Die Steuereinheit 10 ist zur Übertragung noch näher bezeichneter Signale mit der 3D-Maus 8 und dem 3-Achsen-Kraftsensor 9 verbunden. Zu diesem Zweck ist bei der gezeigten Ausführungsform eine drahtgebundene Signalübertragung mittels Signalleitungen 14, 15 vorgesehen, die lediglich anhand 2 schematisch angedeutet und abgeschnitten dargestellt sind. Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform kann die Signalübertragung zwischen der 3D-Maus 8 und der Steuereinheit 10 sowie der Kraftmesseinheit 9 und der Steuereinheit 10 jeweils drahtlos erfolgen.The control unit 10 is for the transmission of signals that are described in more detail with the 3D mouse 8th and the 3-axis force sensor 9 tied together. For this purpose, in the embodiment shown, there is a wired signal transmission by means of signal lines 14th , 15th provided that only based on 2 are indicated schematically and shown cut off. In an embodiment not shown, the signal transmission between the 3D mouse 8th and the control unit 10 as well as the force measuring unit 9 and the control unit 10 each done wirelessly.

4 zeigt einen schematischen Ablauf eines Verfahrens A zum handgeführten Programmieren der Bewegung des Industrieroboters 1 mittels des Programmiersystems 2. Nachfolgend wird das Verfahren A insbesondere unter Bezugnahme auf den Industrieroboter 1 und das Programmiersystem 2 im Detail erläutert. 4th shows a schematic sequence of a method A for hand-guided programming of the movement of the industrial robot 1 by means of the programming system 2 . Method A is described below in particular with reference to the industrial robot 1 and the programming system 2 explained in detail.

In einem Schritt a) erfolgt eine manuelle Krafteinwirkung der Bedienperson P auf die 3D-Maus 8. Hierbei wird das Steuerteil 12 infolge der manuellen Krafteinwirkung beispielsweise entlang der Bewegungsachse X relativ zu dem Unterteil 11 ausgelenkt. Die 3D-Maus 8 ist auf grundsätzlich bekannte Weise zur messtechnischen Erfassung dieser Auslenkung eingerichtet und weist hierzu vorliegend ein optoelektronisches Messprinzip auf. Über eine solche messtechnische Erfassung der Auslenkung des Steuerteils 12 ist mittelbar die auf die 3D-Maus 8 wirkende manuelle Krafteinwirkung erfassbar. Das Erfassen der Krafteinwirkung erfolgt in einem Schritt b) des Verfahrens A. Weiter wird in dem Schritt b) ein erstes Signal S1 von der 3D-Maus ausgegeben. Das erste Signal S1 wird in Abhängigkeit der erfassten manuellen Krafteinwirkung ausgegeben.In a step a), the operator P exerts a manual force on the 3D mouse 8th . Here the control part 12th as a result of the manual force, for example along the axis of movement X relative to the lower part 11th deflected. The 3D mouse 8th is set up in a basically known manner for the metrological detection of this deflection and for this purpose has an optoelectronic measuring principle in the present case. Such a metrological detection of the deflection of the control part 12th is indirectly the one on the 3D mouse 8th Acting manual force can be recorded. The force action is detected in a step b) of method A. A first signal is also generated in step b) S1 output by the 3D mouse. The first signal S1 is output depending on the recorded manual force.

In einem Schritt c) wird die vorbeschriebene manuelle Krafteinwirkung gleichsam zusätzlich mittels des 3-Achsen-Kraftsensors 9 erfasst. In Abhängigkeit der mittels des 3-Achsen-Kraftsensors 9 erfassten Krafteinwirkung wird ein zweites Signal S2 ausgegeben.In a step c), the above-described manual force action is also implemented, as it were, by means of the 3-axis force sensor 9 recorded. Depending on the means of the 3-axis force sensor 9 detected force is a second signal S2 issued.

In einem Schritt d) werden das erste Signal S1 und das zweite Signal S2 mittels der Steuereinheit 10 verarbeitet. Die hierfür erforderliche Signalübertragung erfolgt mittels der Signalleitungen 14, 15. Das Verarbeiten der Signale S1, S2 umfasst ein Vergleichen des ersten Signals S1 mit dem zweiten Signal S2. Das Vergleichen des ersten Signals S1 mit dem zweiten Signal S2 kann qualitativ und/oder quantitativ sein. Das Vergleichen gemäß Schritt d) lässt insbesondere erkennen, ob beispielsweise ein Defekt, eine Fehlfunktion oder eine fehlerhafte Signalübertragung der 3D-Maus 8 und/oder des 3-Achsen-Kraftsensors 9 vorliegt. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann mittels des Vergleichs zwischen den Signalen S1 und S2 insbesondere erkannt werden, ob die mittels der 3D-Maus 8 erfasste Krafteinwirkung im Vergleich zu der mittels des 3-Achsen-Kraftsensors 9 ermittelte Krafteinwirkung plausibel erscheint und umgekehrt.In a step d) the first signal S1 and the second signal S2 by means of the control unit 10 processed. The signal transmission required for this takes place by means of the signal lines 14th , 15th . Processing the signals S1 , S2 comprises comparing the first signal S1 with the second signal S2 . Comparing the first signal S1 with the second signal S2 can be qualitative and / or quantitative. The comparison according to step d) makes it possible in particular to identify whether, for example, a defect, a malfunction or a faulty signal transmission of the 3D mouse 8th and / or the 3-axis force sensor 9 is present. In other words, by means of the comparison between the signals S1 and S2 in particular it can be recognized whether the by means of the 3D mouse 8th recorded force effect compared to that by means of the 3-axis force sensor 9 determined force appears plausible and vice versa.

Das Verfahren A sieht in einem Schritt e) weiter vor, dass ein Steuersignal S3 in Abhängigkeit des Vergleichs zwischen dem ersten Signal S1 und dem zweiten Signal S2 von der Steuereinheit 10 ausgegeben wird. Das Steuersignal S3 dient der Steuerung der Bewegung des Industrieroboters 1. Die infolge des Steuersignals S3 gesteuerte Bewegung kann auch als „geteachte“ oder „handgeführte“ Bewegung bezeichnet werden.Method A further provides in a step e) that a control signal S3 depending on the comparison between the first signal S1 and the second signal S2 from the control unit 10 is issued. The control signal S3 is used to control the movement of the industrial robot 1 . The result of the control signal S3 Controlled movement can also be referred to as "taught" or "hand-guided" movement.

Bei der gezeigten Ausführungsform des Verfahrens A wird das Steuersignal S3 in Abhängigkeit des Vergleichs gemäß Schritt d) nur dann ausgegeben, wenn die mittels der 3D-Maus 8 erfasste Krafteinwirkung wenigstens im Wesentlichen übereinstimmend ist mit der mittels des 3-Achsen-Kraftsensors 9 erfassten Krafteinwirkung.In the embodiment of method A shown, the control signal S3 depending on the comparison according to step d) only output if the using the 3D mouse 8th The force action detected is at least essentially the same as that by means of the 3-axis force sensor 9 recorded force.

Dies ist vorliegend anhand der schematischen Darstellung in 3 verdeutlicht. Die mittels der 3D-Maus 8 erfasste Krafteinwirkung FM ist dort nach Richtung und Betrag übereinstimmend mit der mittels des 3-Achsen-Kraftsensors 9 erfassten Krafteinwirkung FS. Ergibt das Vergleichen der Signale S1 und S2 gemäß Schritt d) beispielsweise eine über einen festgelegten Maximalwert hinausgehende Differenz nach Richtung und/oder Betrag zwischen der Krafteinwirkung FM und der Krafteinwirkung FS, kann dies insbesondere auf eine Fehlfunktion, einen Defekt oder eine gestörte Signalübertragung der 3D-Maus 8 oder des 3-Achsen-Kraftsensors 9, eine missbräuchliche Handhabung und/oder eine sicherheitsrelevante Situation bei der Ausführung des Verfahrens A deuten. In einem solchen Fall wird bei der gezeigten Ausführungsform das Signal S3 nicht ausgegeben. Dementsprechend erfolgt keine „geteachte“ Bewegung der Bewegungskinematik des Industrieroboters 1. Hierdurch wird eine Gefährdung der in dem Arbeitsbereich R befindlichen Bedienperson P durch den Industrieroboter 1 bei der Ausführung des Verfahrens A vermieden.This is presently based on the schematic representation in 3 made clear. Using the 3D mouse 8th The force F M detected there is the same in terms of direction and magnitude as that of the 3-axis force sensor 9 recorded force action F S. Results in the comparison of the signals S1 and S2 According to step d), for example, a difference in direction and / or magnitude between the force F M and the force F S going beyond a specified maximum value, this can in particular be due to a malfunction, a defect or a disturbed signal transmission of the 3D mouse 8th or the 3-axis force sensor 9 indicate improper handling and / or a security-relevant situation when carrying out method A. In such a case, in the embodiment shown, the signal S3 not issued. Accordingly, there is no “taught” movement of the kinematics of the industrial robot 1 . This puts the operator P in the work area R at risk from the industrial robot 1 avoided when performing method A.

Infolge des Steuersignals S3 wird die Bewegungskinematik des Industrieroboters 1 der durch die Handhabung der 3D-Maus 8 „geteachten“ Bewegung folgend verlagert. Die bei dieser Verlagerung eingenommenen Positionen der Bewegungskinematik können auf grundsätzlich bekannte Weise messtechnisch erfasst, gespeichert und einem Steuerungsprogramm zur autonomen Bewegung des Industrieroboters 1 zugrunde gelegt werden.As a result of the control signal S3 becomes the motion kinematics of the industrial robot 1 by handling the 3D mouse 8th Relocated following the "taught" movement. The positions of the kinematics of movement assumed during this shift can be recorded in a basically known manner by measurement technology, stored and transferred to a control program for the autonomous movement of the industrial robot 1 be taken as a basis.

Claims (6)

Programmiersystem (2) zum handgeführten Programmieren einer Bewegung eines Industrieroboters (1), mit einer Eingabeeinheit (8), die - in betriebsfertig montiertem Zustand - an einem freien Ende (7) eines beweglichen Kinematikelements, insbesondere eines Gelenkarms (5), des Industrieroboters (1) abgestützt ist, wobei die Eingabeeinheit (8) zur Erfassung einer manuellen Krafteinwirkung einer Bedienperson (P) auf die Eingabeeinheit (8) und zur Ausgabe eines ersten Signals (S1) in Abhängigkeit der erfassten Krafteinwirkung eingerichtet ist, und mit einer Steuereinheit (10), die mit der Eingabeeinheit (8) verbunden und zur Ausgabe eines Steuersignals (S3) zur Steuerung der Bewegung des Industrieroboters (1) wenigstens in Abhängigkeit des ersten Signals (S1) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftmesseinheit (9) vorgesehen ist, auf welcher die Eingabeeinheit (8) kraftübertragend befestigt ist, und die - im betriebsfertig montierten Zustand - an dem freien Ende (7) des beweglichen Kinematikelements (5) befestigt ist, wobei die Kraftmesseinheit (9) zur Erfassung der mittelbar über die Eingabeeinheit (8) auf sie einwirkenden manuellen Krafteinwirkung und zur Ausgabe wenigstens eines zweiten Signals (S2) in Abhängigkeit der erfassten Krafteinwirkung eingerichtet ist, und dass die Steuereinheit (10) mit der Kraftmesseinheit (9) verbunden und zur Ausgabe des Steuersignals (S3) in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen dem ersten Signal (S1) und dem zweiten Signal (S2) eingerichtet ist.Programming system (2) for hand-guided programming of a movement of an industrial robot (1), with an input unit (8) which - in the ready-to-use assembled state - at a free end (7) of a movable kinematic element, in particular an articulated arm (5), of the industrial robot ( 1) is supported, the input unit (8) being set up to detect a manual force exerted by an operator (P) on the input unit (8) and to output a first signal (S1) as a function of the detected force, and with a control unit (10 ), which is connected to the input unit (8) and is set up to output a control signal (S3) for controlling the movement of the industrial robot (1) at least as a function of the first signal (S1), characterized in that a force measuring unit (9) is provided , on which the input unit (8) is attached in a force-transmitting manner, and which - in the ready-to-use assembled state - at the free end (7) of the moving The same kinematic element (5) is attached, the force measuring unit (9) being set up to detect the manual force acting on it indirectly via the input unit (8) and to output at least one second signal (S2) as a function of the detected force, and that the Control unit (10) is connected to the force measuring unit (9) and is set up to output the control signal (S3) as a function of a comparison between the first signal (S1) and the second signal (S2). Programmiersystem (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit (8) eine 3D-Maus mit einem stationären Unterteil (11) und mit einem relativ zu dem Unterteil (11) beweglichen Steuerteil (12) ist, wobei das Unterteil (11) auf der Kraftmesseinheit (9) befestigt ist.Programming system (2) Claim 1 , characterized in that the input unit (8) is a 3D mouse with a stationary lower part (11) and with a control part (12) movable relative to the lower part (11), the lower part (11) on the force measuring unit (9) is attached. Programmiersystem (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinheit (9) einen Trägerkörper (13) aufweist, der mit einer Messsensorik versehen ist und dessen Unterseite (U) - im betriebsfertig montierten Zustand - an dem freien Ende (7) des Kinematikelements (5) befestigt ist, und auf dessen der Unterseite (U) gegenüberliegenden Oberseite (O) die Eingabeeinheit (8) befestigt ist.Programming system (2) Claim 1 or 2 , characterized in that the force measuring unit (9) has a support body (13) which is provided with a measuring sensor system and whose underside (U) - in the ready-to-use assembled state - is attached to the free end (7) of the kinematic element (5), and the input unit (8) is attached to its upper side (O) opposite the lower side (U). Programmiersystem (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinheit (9) ein 3-Achsen-Kraftsensor oder ein 3-Achsen-Kraft-Momenten-Sensor oder ein 6-Achsen-Kraft-Momenten-Sensor ist.Programming system (2) Claim 3 , characterized in that the force measuring unit (9) is a 3-axis force sensor or a 3-axis force-torque sensor or a 6-axis force-torque sensor. Industrieroboter (1), gekennzeichnet durch ein Programmiersystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Industrial robot (1), characterized by a programming system (2) according to one of the preceding claims. Verfahren (A) zum handgeführten Programmieren einer Bewegung eines Industrieroboters (1) mit den Schritten: a) manuelle Krafteinwirkung auf eine Eingabeeinheit (8), die an einem freien Ende (7) eines beweglichen Kinematikelements, insbesondere eines Gelenkarms (5), des Industrieroboters (1) abgestützt ist; b) Erfassen der Krafteinwirkung mittels der Eingabeeinheit (8) und Ausgeben eines ersten Signals (S1) mittels der Eingabeeinheit (8) und in Abhängigkeit der erfassten Krafteinwirkung, c) Erfassen der Krafteinwirkung mittels einer an dem freien Ende (7) des Kinematikelements (5) befestigten Kraftmesseinheit (9), auf welcher die Eingabeeinheit (8) kraftübertragend befestigt ist, und Ausgeben eines zweiten Signals (S2) mittels der Kraftmesseinheit (9) und in Abhängigkeit der erfassten Krafteinwirkung; d) Verarbeiten des ersten Signals (S1) und des zweiten Signals (S2) mittels einer Steuereinheit (10), welche mit der Eingabeeinheit (8) und der Messeinheit (9) verbunden ist, wobei das Verarbeiten ein Vergleichen des ersten Signals (S1) mit dem zweiten Signal (S2) umfasst; und e) Ausgeben eines Steuersignals (S3) zur Steuerung der Bewegung des Industrieroboters (1) mittels der Steuereinheit (10) und in Abhängigkeit des Vergleichs.Method (A) for hand-guided programming of a movement of an industrial robot (1) with the steps: a) manual force action on an input unit (8) which is supported on a free end (7) of a movable kinematic element, in particular an articulated arm (5), of the industrial robot (1); b) detecting the force action by means of the input unit (8) and outputting a first signal (S1) by means of the input unit (8) and depending on the force action detected, c) Detecting the force effect by means of a force measuring unit (9) fastened to the free end (7) of the kinematic element (5), on which the input unit (8) is fastened in a force-transmitting manner, and outputting a second signal (S2) by means of the force measuring unit (9) and as a function of the recorded force; d) processing of the first signal (S1) and the second signal (S2) by means of a control unit (10) which is connected to the input unit (8) and the measuring unit (9), the processing comprising comparing the first signal (S1) comprising the second signal (S2); and e) outputting a control signal (S3) for controlling the movement of the industrial robot (1) by means of the control unit (10) and as a function of the comparison.
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