Vorrichtung zur Anbindung an einen Roboter Laut VDI-Richtlinie 2860 handelt es sich bei Industrierobo ^¬ tern um universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehre ^¬ ren Achsen, deren Bewegungen frei programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind. Derartige Roboter lassen sich mit Greifern ausrüsten und können Handhabungs- oder Ferti- gungsaufgaben ausführen.

Aus dem Dokument "GWS Wechseln - Greiferwechselsystem", erhältlich im Internet am 23.07.2015 unter

http : //www . schunk . de/schunk_files/attachments /GWS_064_DE . pdf, ist eine Greifer-Wechselaufnahme bekannt, welche zur Aufnahme unterschiedlicher Greifermodule eingerichtet ist, wobei jedes der Greifermodule zum Halten eines Objektes eingerichtet ist.

Eine solche Greifer-Wechselaufnahme kann als Adapter an einem Roboterarm montiert werden, wodurch der Roboterarm mit unterschiedlichen Greifermodulen bestückt werden kann.

Im Rahmen der Mensch-Roboter-Kollaboration muss die Sicherheit des Menschen in der Zusammenarbeit mit dem Roboter ge- währleistet werden. Bekannt ist hierzu beispielsweise, den Roboter in einer abgesicherten Roboterzelle einzuhausen.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine Vorrichtung zur Anbindung an einen Roboter geschaffen werden, welche eine Al- ternative zum Stand der Technik bereitstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung ge ^¬ löst, welche ein Greifermodul oder eine Greifer-Wechselauf ^¬ nahme aufweist, welche zur Aufnahme des Greifermoduls einge- richtet ist, wobei das Greifermodul zum Halten eines Objektes eingerichtet ist. Die Vorrichtung besitzt eine Schnittstelle, welche zur mechanischen Anbindung der Vorrichtung an einen Roboter eingerichtet ist. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Antrieb, wel ^¬ cher zum Bewegen des Greifermdoduls von einer ausgefahrenen Position in eine eingefahrene Position eingerichtet ist. Sie ist weiterhin durch eine Außenhülle gekennzeichnet, deren Ab ^¬ messungen ausgelegt sind für ein Ergreifen eines Objekts mit dem Greifermodul in der ausgefahrenen Position, und eine zumindest teilweise Abdeckung des Greifermdoduls und des Ob ^¬ jekts in der eingefahrenen Position.

In einer ersten Variante ist das Greifermodul mit dem Antrieb ein- und ausfahrbar in der Vorrichtung eingebaut. In einer zweiten Variante ist die Greifer-Wechselaufnahme mit dem An ^¬ trieb ein- und ausfahrbar in der Vorrichtung eingebaut, wobei das Greifermodul flexibel in der Greifer-Wechselaufnahme aus ^¬ getauscht werden kann.

Die im Folgenden genannten Vorteile müssen nicht notwendiger weise durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs erzielt werden. Vielmehr kann es sich hierbei auch um Vortei le handeln, welche lediglich durch einzelne Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen erzielt werden.

Die Vorrichtung erlaubt es, das Objekt nach dem Ergreifen durch das Greifermodul mit dem Antrieb in eine Kammer zu zie ^¬ hen, welche durch die Außenhülle gebildet wird. Die Außenhül ^¬ le ist dabei eingerichtet, das Objekt zumindest teilweise ab ^¬ zudecken, und ausreichend groß, um das Objekt abzuschirmen. Die Vorrichtung kann als Greiferbasissystem verstanden wer- den, an welchem das Greifermodul adaptiert ist. Der Antrieb zieht das gesamte Greifermodul samt Objekt in das

Greiferbasissystem hinein.

Durch die Vorrichtung wird ein Adapter geschaffen, welcher ein Sicherheits-Greifersystem mit Obj ekteinhausung für eine sichere Mensch-Roboter-Interaktion bereitstellt. Die Außenhülle schützt den Menschen vor durch das Greifermodul ergrif fenen, scharfkantigen Objekten, welche andernfalls zu Verlet zungen der im Arbeitsraum befindlichen Personen führen könnten. Dank der Vorrichtung können daher auch scharfkantige oder spitze Objekte sicher durch den Roboter transportiert werden .

Die Vorrichtung kann beispielsweise zur Anbindung von Greifermodulen an Industrieroboter, beispielsweise Delta-Roboter oder Gelenkarmroboter, eingesetzt werden. Zusätzlich hat die Vorrichtung den Vorteil, dass sie auch für Montageaufgaben eingesetzt werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Außenhülle biegsam und mit Dehnungssensoren, insbesondere Dehnungsmessstreifen, ausgerüstet. Dies hat den Vorteil, dass Berührungen durch den Menschen, welche zu einer Verformung der biegsamen Außenhülle führen, mittels der Dehnungssensoren detektiert werden können .

In einer Weiterbildung ist die Außenhülle mit einer kapaziti- ven Sensorik, insbesondere einer taktilen Haut, auf ihrer Oberfläche ausgestattet. Die Außenhülle ist insbesondere biegsam, weich oder gepolstert.

Diese Weiterbildung ebenfalls den Vorteil, dass eine Berüh- rung durch den Menschen detektiert werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Außenhülle die geomet ^¬ rische Form einer Mantelfläche eines Zylinders oder eines Prismas auf.

In einer Weiterbildung befindet sich das Greifermodul und das ergriffene Objekt in der eingefahrenen Position vollständig innerhalb einer durch die Außenhülle gebildeten Kammer. Gemäß einer Ausführungsform ist die Außenhülle eine flächig ausgebildete Abdeckung, oder eine gitterförmige Abdeckung, welche insbesondere aus Metallrohren oder Kunststoffröhren gefertigt ist. Innerhalb der Rohre können Kabel verlegt wer ^¬ den .

In einer Weiterbildung ist der Antrieb mindestens ein pneuma- tischer Zylinder, ein Elektromotor oder ein Teleskopantrieb.

Der Antrieb kann auch für eine schnelle Aufnahme von Objekten genutzt werden, für die nicht der gesamte Roboterarm bewegt werden muss. Der Teleskopantrieb kann auch als Teleskopmecha- nik in Verbindung mit einem Elektromotor realisiert sein und bietet den Vorteil, dass das Greifermodul mindestens um die Basislänge der Teleskopmechanik herausfahrbar ist.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Schnittstelle eine Da- tenschnittstelle auf, welche insbesondere als Feldbus- Schnittstelle, insbesondere für einen CAN-Bus oder für einen Profibus, als serielle Schnittstelle, insbesondere Firewire, als Ethernet- oder Profinet-Anschluss , und/oder als WLan- Adapter ausgestaltet ist.

Vorteilhaft ist hierbei die Ausgestaltung der Datenschnitt ^¬ stelle als Feldbus-Schnittstelle, über welche die Vorrichtung neben anderen Feldgeräten, Sensoren und Aktoren in einer industriellen Anlage mit Automatisierungsgeräten verbunden wer- den kann.

In einer Weiterbildung umfasst die Schnittstelle zusätzlich eine erste Steckverbindungskomponente, welche eine Steuer ^¬ schnittstelle mit einer Mehrzahl von Kontakten bereitstellt, welche zur Übertragung von Steuersignalen geeignet sind. Alternativ oder ergänzend umfasst die Schnittstelle zusätzlich eine zweite Steckverbindungskomponente, welche eine elektri ^¬ sche Schnittstelle zur Anbindung an eine Lastversorgung bereitstellt.

Die Vorrichtung kann die Steuersignale und die Lastversorgung sowohl zum Betrieb des Antriebs als auch des Greifermoduls nutzen . Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Schnittstelle zu ^¬ sätzlich eine dritte Steckverbindungskomponente, welche eine pneumatische Schnittstelle mit Anschlüssen zur Zufuhr und Ab- fuhr von Druckluft bereitstellt.

Die Vorrichtung kann die Druckluft sowohl zum Betrieb des Antriebs als auch des Greifermoduls nutzen. In einer Weiterbildung besitzt die Vorrichtung mindestens einen ersten Sensor, insbesondere einen Bildsensor oder einen Infrarot-Punktsensor, welcher insbesondere an einer der

Schnittstelle gegenüberliegenden Kante der Außenhülle mon ^¬ tiert ist.

Dies hat den Vorteil, dass der Sichtbereich des ersten Sensors weder durch das Objekt noch durch die Außenhülle einge ^¬ schränkt wird. Im Gegensatz zu herkömmlicher Sensorik wird hierbei die Umgebung nicht durch das Objekt verdeckt. Sofern es sich bei dem ersten Sensor um einen Bildsensor handelt, kann dies auch ein Infrarot-Bildsensor sein. Weiterhin kann der Bildsensor mit einer Optik ausgestattet werden, wodurch der erste Sensor als Kamera ausgebildet wird. Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Vorrichtung einen zweiten Sensor, insbesondere einen Bildsensor oder Infrarot- Punktsensor, welcher insbesondere an der der Schnittstelle gegenüberliegenden Kante der Außenhülle auf einer dem ersten Sensor gegenüberliegenden Seite montiert ist.

Sofern der erste Sensor und der zweite Sensor Bildsensoren sind, können diese beispielsweise als CCD-Sensoren oder CMOS- Sensoren gewählt werden. Als Infrarot-Punktsensor eignet sich beispielsweise ein Temperatur-Punktsensor.

In einer Weiterbildung beinhaltet die Vorrichtung einen dritten Sensor, welcher ein Infrarotsensor ist und zur Überwa- chung eines Erfassungsbereichs eingerichtet ist, welcher grö ^¬ ßer ist als ein Erfassungsbereich des ersten Sensors.

Der dritte Sensor dient zur Überwachung eines größeren Umfel- des oder größerer Entfernungen.

Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Vorrichtung eine Recheneinheit, welche zur Auswertung von Signalen des ersten Sensors eingerichtet ist, wobei insbesondere auch Signale des zweiten und/oder dritten Sensors verarbeitet werden. Die Recheneinheit ist weiterhin eingerichtet zur Detektion des Ob ^¬ jekts anhand der Signalauswertung.

Die entsprechende Einrichtung der Recheneinheit besteht bei- spielsweise in einer geeigneten Programmierung.

In einer Weiterbildung ist die Recheneinheit eingerichtet zur Ausgabe von Ergebnissen der Signalauswertung über die Datenschnittstelle. Dies hat den Vorteil, dass die Informationen der Sensoren in der Vorrichtung vorverarbeitet und komprimiert an eine darüber liegende Steuerung weitergeleitet wer ^¬ den können.

Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Sensor und der zweite Sensor Bildsensoren. Die Recheneinheit ist eingerichtet zur Auswertung von Signalen des ersten Sensors und des zweiten Sensors, wobei die Recheneinheit programmiert ist zur Berechnung einer 3D-Bildinformation aus 2D-Bildinformationen der Sensoren, und zur Ausgabe der 3D-Bildinformation über die Datenschnittstelle insbesondere komprimiert in Form von Vek ^¬ toren .

Der Roboterarm ist mit der Vorrichtung ausgerüstet. Der Roboter ist ebenfalls mit der Vorrichtung ausgerüstet.

In einer Weiterbildung besitzt der Roboter eine Steuerung, welche eingerichtet ist zur Detektion einer Berührung anhand von Signalen von Sensoren der Außenhülle, und zum Versetzen des Roboters in einen Schutzmodus, wobei eine Bewegung des Roboters in dem Schutzmodus insbesondere ausgesetzt, verlang ^¬ samt oder mit verringerter Kraft ausgeführt wird. Gemäß einer Ausführungsform besitzt der Roboter eine Steuerung, welche eingerichtet ist zur Detektion einer Berührung anhand von Signalen von Sensoren der Außenhülle, und zum Erlernen eines Bewegungsablaufs anhand der Berührung. Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen verse ^¬ hen, sofern nichts anderes angegeben ist. Es zeigen: Figur 1 einen Adapter zur Anbindung eines Greifermoduls an einen Roboter, wobei sich das Greifermodul zum Ergreifen eines Objekts in einer ausgefahrenen Position befindet, Figur 2 den Adapter aus Figur 1, wobei sich das

Greifermodul in einer eingefahrenen Position befindet, wodurch das Greifermodul sowie das ergriffene Objekt durch eine Außenhülle geschützt und abge ^¬ schirmt werden,

Figur 3 den Adapter aus Figur 2, welcher an einem Roboterarm installiert ist.

Figur 1 zeigt einen Adapter 1 zur Anbindung eines Greifer- moduls 2 an einen Roboter. Das Greifermodul 2 greift mit

Greifbacken 3 ein Objekt 4, welches auf einer Arbeitsplatte 6 abgelegt ist. Hierzu wurde das Greifermodul 2 mittels eines Antriebs 9, hier ein Teleskopantrieb, ausgefahren, wodurch es eine Kammer, welche durch eine Außenhülle 5 gebildet wird, verlassen hat. Bei den Greifbacken 3 kann es sich alternativ auch um Greiferfinger handeln. Das Greifermodul ist in einer ersten Variante fest mit dem Antrieb 9 verbunden. In einer zweiten Variante ist in Verlängerung des Antriebs 9 eine Greifer-Wechselaufnahme montiert, in welche unterschiedliche Greifermodule 2 eingesetzt werden können.

Der Adapter 1 stellt ein Greiferbasissystem bereit, mit welchem sich unterschiedliche Greifermodule adaptieren lassen. An der dem Greifermodul 2 gegenüberliegenden Seite weist der Adapter 1 eine Schnittstelle 8 auf, welche zur mechanischen Anbindung des Adapters 1 an einen Roboter eingerichtet ist. Die Schnittstelle 8 ist beispielsweise eingerichtet für eine Montage an einem Flansch am Ende eines Roboterarms. In einer möglichen Variante des vorliegenden Ausführungsbei ^¬ spiels ist die Außenhülle 5 biegsam und mit Dehnungssensoren, insbesondere Dehnungsmessstreifen, ausgerüstet. Die Außenhül ^¬ le 5 ist beispielsweise aus Kunststoff gefertigt. Wenn der Adapter 1 durch einen Roboter bewegt wird und einen Menschen berührt, kommt es zu einer Verformung der Außenhülle 5, wel ^¬ che mittels der Dehnungsmessstreifen detektiert wird. Dies kann einer Steuerung des Roboters signalisiert werden, wo ^¬ durch der Roboter in einen Schutzmodus versetzt wird. Im Schutzmodus wird die Bewegung des Roboters ausgesetzt, ver- langsamt oder mit verringerter Kraft ausgeführt.

In einer anderen Variante des vorliegenden Ausführungsbei ^¬ spiels ist die Außenhülle 5 mit einer kapazitiven Sensorik, insbesondere mit einer taktilen Haut, auf ihrer Oberfläche ausgestattet. Die Außenhülle 5 kann hierbei starr oder bieg ^¬ sam, weich oder gepolstert sein.

Entsprechende Technologien sind bekannt aus dem Dokument "In ^¬ dustrieroboter mit Annäherungsdetektion für sichere Mensch- Roboter-Kollaboration", erhältlich im Internet am 28.07.2015 unter

http : //www . iff . fraunhofer . de/de/geschaeftsbereiche/robotersys teme/kapazitive-sensorik . html, sowie dem Dokument "Taktile Sensorsysteme", erhältlich im Internet am 27.07.2015 unter http : //www . iff . fraunhofer . de/content/dam/iff/de/dokumente/rob oterSysteme/themenflyer/2013-03-taktile-sensorsysteme . pdf . Die Formgebung der Außenhülle entspricht einer Mantelfläche eines Zylinders oder eines Prismas, wodurch eine zylinder- oder prismenförmige Kammer ausgebildet wird, in welche der Antrieb 9 das Greifermodul 2 mit dem Objekt 4 vollständig einziehen kann.

Die Außenhülle 5 ist entweder flächig ausgebildet, oder le ^¬ diglich eine gitterförmige Abdeckung, wobei diese insbesonde ^¬ re aus Metallrohren oder Kunststoffröhren gefertigt ist, in welcher sich vorteilhafterweise Kabel von Sensoren führen lassen.

Der Antrieb 9 ist beispielsweise ein pneumatischer Zylinder, ein Elektromotor oder ein Teleskopantrieb, beispielsweise ein Teleskop-Spindelantrieb .

Der Durchmesser der Außenhülle 5 beträgt beispielsweise 50 mm bis 100 mm. Es sind jedoch auch gänzlich andere Werte für diesen Durchmesser möglich, beispielsweise 10 mm oder 20 cm bis 50 cm.

Die Schnittstelle 8 weist zur Übertragung von Informationen einer Recheneinheit 7 eine Datenschnittstelle auf, welche beispielsweise eine Feldbus-Schnittstelle, etwa für einen CAN-Bus oder einen Profibus, eine serielle Schnittstelle, beispielsweise FireWire, ein Ethernet- oder Profinet-An- schluss und/oder ein WLAN-Adapter ist.

In einer Variante beinhaltet die Schnittstelle zusätzlich ei ^¬ ne erste Steckverbindungskomponente, welche eine Steuer- schnittsteile mit einer Mehrzahl von Kontakten bereitstellt, welche zur Übertragung von Steuersignalen von einer zentralen Steuerung geeignet sind. Es handelt sich hierbei beispiels ^¬ weise um einen 25-poligen Steckverbinder. Die Schnittstelle 8 kann außerdem eine zweite Steckverbindungskomponente aufwei ^¬ sen, welche eine elektrische Schnittstelle zur Anbindung an eine Lastversorgung bereitstellt. Bei der Lastversorgung handelt es sich beispielsweise um eine 24 Volt-, 230 Volt- oder 400 Volt-Lastversorgung. In einer weiteren Variante weist die Schnittstelle eine dritte Steckverbindungskomponente auf, welche eine pneumatische Schnittstelle mit Anschlüssen zur Zufuhr und Abfuhr von Druckluft bereitstellt. Der Adapter 1 stellt die Steuersignale, die elektrische Last ^¬ versorgung sowie die Druckluft vorteilhafterweise für das Greifermodul 2 bereit. Weiterhin kann die Druckluft oder die elektrische Energie für den Antrieb 9 genutzt werden. An der unteren Kante der Außenhülle 5 ist eine erste Kamera 51 montiert, welche beispielsweise aus einer Optik und einem CCD- oder CMOS-Bildsensor besteht. An der gegenüberliegenden Seite der Unterkante der Außenhülle 5 ist eine zweite Kamera 61 montiert. Die Bilder der beiden Kameras 51, 61 können be- nutzt werden, um das Greifen des Objektes 4 durch die Grei ^¬ ferbacken 3 zu unterstützen. Hierzu erfolgt beispielsweise eine Bildauswertung der Kamerabilder in einer Recheneinheit 7. Die Ansteuerung der Greiferbacken 3 erfolgt durch die Recheneinheit 7 oder eine zentrale Steuerung. In letzterem Fall übermittelt die Recheneinheit 7 die Kamerabilder oder eine komprimierte Auswertung der Kamerabilder über die Datenschnittstelle an die zentrale Steuerung. Die Recheneinheit 7 kann weiterhin aus den beiden Kamerabildern der Kameras 51, 61 mittels bekannter Bildverarbeitungsalgorithmen, beispiels- weise Kanten- und Objekterkennungsalgorithmen, eine dreidimensionale Bildinformation berechnen. Die Recheneinheit 7 kann die dreidimensionale Bildinformation hierbei auf Vekto ^¬ ren reduzieren, welche über die Schnittstelle 8 an die zent ^¬ rale Steuerung übermittelt werden.

Bei der Recheneinheit 7 handelt es sich beispielsweise um ei ^¬ nen ARM-Prozessor oder einen DSP-Prozessor, welcher geeignet programmiert ist. Die Kameras 51, 61 können das für den Men- sehen sichtbare Lichtspektrum verarbeiten, aber auch als Infrarot-Kameras gewählt werden. Weiterhin können sie auch je ^¬ weils ein einfacher Infrarot-Punktsensor, beispielsweise ein Temperatur-Punktsensor sein.

Der Adapter 1 kann einen weiteren Sensor aufweisen, welcher ein Infrarot-Sensor ist und einen Erfassungsbereich überwacht, welcher wesentlich größer ist als die Erfassungsberei ^¬ che der Kameras 51, 61.

Nachdem die Greiferbacken 3 das Objekt 4 ergriffen haben, wird das Greifermodul 2 mittels des Antriebs 9 in die Kammer eingezogen, welche durch die Außenhülle 5 gebildet wird. Figur 2 zeigt den Adapter 1, nachdem das Greifermodul 2 mit dem Objekt 4 vollständig in die Kammer eingezogen wurde. Das Greifermodul 2 und das Objekt 4 werden zumindest seitlich durch die Außenhülle 5 abgedeckt und abgeschirmt. Figur 3 zeigt den Adapter 1 aus Figur 1 und Figur 2, welcher an einem Gelenk 11 eines Roboters 10 montiert ist. Der Robo ^¬ ter 10 verfügt über zwei Armglieder 12, welche über Gelenke 11 miteinander verbunden sind und auf einem Standfuß 13 montiert sind. Da das Greifermodul mit dem Objekt in Figur 3 vollständig in die Kammer der Außenhülle eingezogen wurde, kann der Roboter 10 seine Armglieder 12 mit hoher Geschwindigkeit verfahren, ohne Personen durch das gegebenenfalls scharfkantige Objekt 4 zu verletzen. Weiterhin kann ein Bediener den Adapter 1 berühren, und durch Betätigung, beispielsweise eines Schalters, einen Lernmodus des Roboters 10 aktivieren. Im Lernmodus kann der Roboter 10 einen Bewegungsablauf anhand der Berührungen durch den Bedie ^¬ ner erlernen, wozu der Bediener beispielsweise den Adapter 1 entsprechend einem gewünschten Bewegungsablauf bewegt.

Entsprechende Technologien sind bekannt aus dem Dokument " Roboter lernen heute leichter", erhältlich im Internet am 28.07.2015 unter

http : //www . Produktion . de/automatisierung/robotik-und- handhabung/roboter-lernen-heute-leichter/ , sowie aus dem Dokument "ii feel you", erhältlich im Internet am 27.07.2015 unter http://www.kuka-robotics.com/res/sps/a737ee03-5832- 4c95-9d91-84e0de80c664_LBR_iiwa_Produkt_Broschuere_DE .pdf .

Obwohl die Erfindung durch die Ausführungsbeispiele im Detail illustriert und beschrieben wurde, ist sie nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Andere Variationen kön ^¬ nen vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele, Varianten, Ausführungsformen und Weiterbil ^¬ dungen können auch frei miteinander kombiniert werden.