EINER FUNKTIONSSCHALTERVORRICHTUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein programmierbares Manipulatorsystem mit einer Funktionsschaltervorrichtung, sowie ein Verfahren zum zumindest teilweisen Erstellen und/oder Ändern eines Manipulatorprogramms mittels zumindest einer Funktionsschaltervorrichtung, sowie die Verwendung zumindest einer Funktionsschaltervorrichtung in einem entsprechenden Manipulatorsystem, respektive einem entsprechenden Verfahren.

Hintergrund der Erfindung

Manipulatorsysteme umfassen typischerweise einen Manipulator sowie eine Steuereinrichtung, welche den Manipulator entsprechend eines Manipulatorprogramms steuert. Der Manipulator ist dabei typischerweise eine Vorrichtung, welche zur physikalischen Interaktion mit der Umgebung eingerichtet ist. Beispielsweise kann ein Manipulator ein Industrieroboter sein. Industrieroboter sind Mehrzweckmanipulatoren, die über eine Vielzahl von frei programmierbaren Bewegungsachsen verfügen, und die dazu eingerichtet sind, Endeffektoren und/oder Werkstücke zu führen und/oder zu manipulieren.

Insbesondere Industrieroboter, welche beispielsweise im industriellen Umfeld, wie der Fertigung eingesetzt werden, müssen anwendungsspezifisch programmiert werden. Dazu wird typischerweise ein Manipulatorprogramm erstellt, entsprechend welchem der Manipulator des Manipulatorsystems gesteuert wird. Ebenso können innerhalb eines Manipulatorsystems mehrere Manipulatoren zusammenwirken, die entweder über ein gemeinsames Manipulatorprogramm gesteuert werden, oder über separate Manipulatorprogramme verfügen. Zur Erstellung des Manipulatorprogramms werden typischerweise Roboterprogrammiersprachen verwendet, um beispielsweise eine Bahn, welche der Manipulator abfahren soll, zu programmieren. Oftmals werden Manipulatorprogramme jedoch nicht ausschließlich mittels einer Roboterprogrammiersprache, d.h. Offline, erstellt, sondern werden vielmehr direkt am Manipulator "Online" erstellt. Das heißt, die Bewegungsbahn bzw. das Bewegungsverhalten des Manipulators wird

BESTÄTIGUNGSKOPIE "geteached". Dazu werden einzelne Punkte des Manipulators vorgegeben und der Manipulator fahrt anschließend die entsprechenden Punkte ab. Alternativ oder zusätzlich kann eine vollständige Manipulatorbahn und/oder ein Manipulatorbahnabschnitt aufgenommen, d.h.„geteached" werden. Eine so erstellte Manipulatorbahn kann iterativ optimiert werden. Ein besonderes Verfahren des "teachen" eines Manipulators ist das so genannte„Handführen". Hierbei wird der Manipulator, wie beispielsweise ein LBR iiwa von Kuka, manuell bewegt. Dazu wird beispielsweise durch den Programmierer manuell eine Kraft auf den Manipulator aufgebracht und die Position und/oder Orientierung zumindest einer Achse des Manipulators entsprechend beeinflusst. Die Bewegung des Manipulators, bzw. vom Manipulator durchlaufene Positionen, wird/werden dabei aufgenommen und als Manipulatorprogramm gespeichert. Jedoch sind nicht alle Funktionen eines Manipulators und insbesondere eines geführten Endeffektors manuell führbar. Somit werden herkömmliche Programmier-Einrichtungen, wie beispielsweise Smart Pads, Eingabegeräte wie Smartphones oder Tablet PCs, oder konventionelle Laptop-Computer benötigt, um alle Funktionen eines Manipulators nutzen zu können und ein vollständiges Manipulatorprogramm erzeugen zu können. Die Bedienung dieser komplizierten Geräte ist jedoch umständlich und nicht intuitiv und verlangt sehr gut geschultes Personal.

Die Verwendung herkömmlicher Programmier-Einrichtungen ist oftmals im industriellen Umfeld zudem umständlich, insbesondere beim Handführen. Beispielsweise sind Tablet Computer oder Smartphones oder andere Vorrichtungen, welche über eine berührungssensitive Anzeige verfügen, nur bedingt für den industriellen Einsatz geeignet, da ein Bediener oftmals Handschuhe trägt, und so eine Bedienung der berührungssensitiven Anzeige erschwert oder verhindert wird. Weiterhin ist im industriellen Umfeld oftmals mit Verschmutzungen zu rechnen, so dass die Sichtbarkeit der Anzeige durch die notwendigen Berührungen verschlechtert werden könnte.

Zudem sind die verwendeten herkömmlichen Programmier-Einrichtungen oftmals sehr groß, so dass diese nur bedingt mobil eingesetzt werden können. Weitere bekannte Programmier-Einrichtungen sind beispielsweise kabelgebunden und müssen über ein Steuerkabel mit der Steuereinrichtung des Manipulators verbunden sein.

Insbesondere beim Programmieren des Manipulators mittels Handführen, muss daher das Handführen oftmals unterbrochen werden, um spezifische Eingaben an der Pro- grammier-Einrichtung vornehmen zu können. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile zumindest teilweise auszuräumen. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein programmierbares Manipulatorsystem bereitzustellen, welches insbesondere das Erstellen bzw. Ändern von Manipulatorprogrammen hinsichtlich Funktionalitäten, welche nicht oder nur schwierig durch Handführen programmiert werden können, ortsunabhängig bereitzustellen. Außerdem sollten die Vorrichtungen zum Bereitstellen der genannten Funktionalität einfach und intuitiv zu bedienen sein und das programmierbare Manipulatorsystem soll leicht erweiterbar und flexibel an unterschiedliche Anforderungen anpassbar sein.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Insbesondere werden die vorgenannten Aufgaben gelöst durch ein programmierbares Manipulatorsystem nach Anspruch l, ein Verfahren zum zumindest teilweisen Erstellen und/oder Ändern eines Manipulatorprogramms nach Anspruch 14 und eine Verwendung zumindest einer Funktionsschaltervorrichtung nach Anspruch 16.

Insbesondere werden die vorgenannten Aufgaben zumindest teilweise gelöst durch ein programmierbares Manipulatorsystem umfassend zumindest einen Manipulator, welcher dazu eingerichtet ist, gemäß einem Manipulatorprogramm des Manipulatorsystems gesteuert zu werden, zumindest einer Programmiereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, das Manipulatorprogramm zu erstellen und/oder zu ändern und zumindest eine drahtlose Funktionsschaltervorrichtung, welche frei positionierbar eingerichtet ist und genau einen Funktionsschalter aufweist. Die Funktionsschaltervorrichtung umfasst weiterhin eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle zum Senden von Daten an die Programmiereinrichtung, welche Dateninformationen zur Schalterstellung des einen Funktionsschalters umfassen, wobei die Programmiereinrichtung dazu eingerichtet ist, das Manipulatorprogramm entsprechend der Daten zumindest teilweise zu erstellen und/oder zu ändern.

Der im Manipulatorsystem eingesetzte Manipulator ist vorzugsweise ein Industrieroboter, welcher über mehrere Bewegungsachsen verfügt. Insbesondere kann der Manipulator zum Handführen eingerichtet sein, so dass ein Manipulatorprogramm durch manuelles Führen des Manipulators zumindest teilweise erstellt und/oder geändert wer- den kann. Typischerweise wird ein erstelltes Manipulatorprogramm mittels einer Steuereinrichtung zum Steuern des Manipulators genutzt.

Insbesondere kann das Manipulatorsystem mehrere Manipulatoren umfassen, welche gemäß einem (gemeinsamen) Manipulatorprogramm gesteuert werden, oder jeder der Manipulatoren kann mittels einem eigenständigen Manipulatorprogramm gesteuert werden, wobei die eigenständige Manipulatorprogramme miteinander kommunizieren können, um ein gemeinsames Verhalten der Manipulatoren abzustimmen. In diesem Fall können mehrere Steuereinrichtungen verwendet werden, vorzugsweise je verwendetem Manipulatorprogramm eine Steuereinrichtung, oder es kann eine Steuereinrichtung verwendet werden, welche dazu eingerichtet ist, mehrere Manipulatorprogramme, vorzugsweise simultan, ablaufen zu lassen.

Die zumindest eine Programmiereinrichtung kann sowohl Software- als auch Hardware-Komponenten umfassen. Beispielsweise kann die Programmiereinrichtung eine eigenständige Einrichtung sein, welche zur Erstellung des Manipulatorprogramms dient. Ist das Manipulatorprogramm zumindest teillauffähig erstellt, so kann das Manipulatorprogramm auf eine Steuereinrichtung übertragen werden und den Manipulator steuern. Ebenso kann eine Programmiereinrichtung in eine Steuereinrichtung integriert sein und das zumindest teillauffähige Manipulatorprogramm kann jederzeit zur (teilweisen) Steuerung des Manipulators/der Manipulatoren genutzt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn während der Programmerstellung/Programmänderung Programmteile optimiert werden sollen. Beispielsweise kann beim Programmieren mittels Handführen des Manipulators zunächst eine erste Bewegungsbahn des Manipulators aufgenommen werden. Anschließend kann sich der Programmierer die aufgenommene Bewegungsbahn durch Abspielen vom Manipulator anzeigen lassen. Entspricht die abgespielte Bewegungsbahn noch nicht konkret dem zu erzielenden Ergebnis, können einzelne Teile der Bewegungsbahn verändert und/oder ergänzt werden, um schließlich ein optimales Ergebnis zu erzielen.

Insbesondere beim Handführen, aber auch beim herkömmlichen Manipulatorpro- grammerstellungs/Änderungsverfahren, können einige Funktionen nur mit erheblichem Aufwand programmiert werden. Beispielsweise muss beim Handführen ein Programmierer Bahnschaltpunkte oder den Wechsel eines Regelungsmodus an einem Bediengerät oder der Programmiereinrichtung gezielt programmieren. Ebenso müssen bei Manipulatoren, welche über mehr als sechs Achsen verfügen gegebenenfalls auftre- tende Redundanzen durch gezieltes programmieren überwunden werden. Somit müssen entweder das Bediengerät und/oder die Programmiereinrichtung selbst transportabel sein, oder der Programmierer muss seinen aktuellen Ort verlassen.

Eine Änderung des Regelungsmodus kann beispielsweise das Umschalten des Manipulatorbetriebs von einem kraftgeregelten Manipulatorbetrieb in einen positionsgeregelten Manipulatorbetrieb oder in einen impedanzgeregelten Manipulatorbetrieb oder dergleichen beinhalten. Weiterhin können an Bahnschaltpunkten oder anderen Schaltzeitpunkten bestimmte Funktionen des Manipulators bzw. des Endeffektors ein- bzw. ausgeschaltet werden. So kann beispielsweise abhängig von einer bestimmten Bahnposition ein Greifer betätigt werden oder ein Werkzeug an- bzw. ausgeschaltet werden, welches der Manipulator führt. Wird eine Funktionsschaltervorrichtung bereitgestellt, so kann eine solche spezifische Funktion, wie etwa das Umschalten des Betriebsmodus oder das Ein-/Ausschalten einer spezifischen Funktion, wie beispielsweise das Greifen mit der spezifischen Funktionsschaltervorrichtung verknüpft werden. Dazu umfasst die Funktionsschaltervorrichtung genau einen Funktionsschalter, welcher entsprechend einer Schalterstellung des Funktionsschalters Daten an die Programmiereinrichtung sendet. Die Daten umfassen Informationen bezüglich der Schalterstellung des Funktionsschalters.

Im einfachsten Fall umfasst der Funktionsschalter zwei Schalterstellungen. Wird eine der beiden Schalterstellungen geschaltet, so werden die entsprechenden Daten an die Programmiereinrichtung gesendet. Die Programmiereinrichtung kann dann anhand der Daten entscheiden, wie der Funktionsschalter geschaltet wurde. Beispielsweise kann die Schalterstellung einem einfachen Klick, einem Doppelklick oder einer gewissen Schaltdauer entsprechen. Die Funktionsschaltervorrichtung kann weitere Bedienungselemente aufweisen, wie insbesondere einen Ein/Aus-Schalter, oder eine Taste zur Überprüfung des Batteriestatus der Funktionsschaltervorrichtung o.ä. Sie weist aber erfindungsgemäß nur einen Funktionsschalter auf, dessen Schalterstellung das Manipulatorprogramm beeinflussen kann, indem die Daten zur Schalterstellung in der Lage sind, das Manipulatorprogramm zumindest teilweise zu erstellen und/oder zu ändern.

Entsprechend der erkannten Schalterstellung kann die Programmiereinrichtung anschließend das Manipulatorprogramm ändern und/oder ergänzen. Beispielsweise kann bei einem einfachen Klick ein Greifer in einer Berührposition geschlossen werden. Er- folgt ein Doppelklick wird der Greifer mit einer vorherbestimmten Greifkraft geschlossen, sodass das gegriffene Objekt bewegt werden kann. Ein Drücken für eine vordefinierte Schaltdauer, wie beispielsweise zumindest eine Sekunde, könnte einem Öffnen des Greifers entsprechen. Somit können unterschiedliche Funktionalitäten mit nur einer Funktionsschaltervorrichtung kommandiert, respektive programmiert, werden.

Dabei kann entweder die Funktionsschaltervorrichtung selbst Daten senden, die die Information der Schalterstellung d.h. beispielsweise einfacher Klick, Doppelklick oder Schaltdauer beinhalten oder die Funktionsschaltervorrichtung sendet nur Daten, welche eine Änderung der Schalterstellung erkennen lassen. In diesem Fall kann die Programmiereinrichtung selbst die Daten interpretieren, um die entsprechende Schalterstellung und den entsprechenden Programmierbefehl auszuwählen.

Die Kommunikationsschnittstelle, welche zum Senden der Daten verwendet wird, kann beispielsweise eine Bluetooth-Schnittstelle sein, oder eine andere bekannte Drahtlosschnittstelle (WiFi, Zigbee, ...) sein. Die Kommunikationsschnittstelle ist insbesondere davon abhängig auszuwählen, wie viele Kommunikationsteilnehmer im Manipulatorsystem vorgesehen werden sollen, und welche Datenmenge ausgetauscht werden soll. Ein weiterer Aspekt, der bei der Auswahl der Kommunikationseinrichtung zu berücksichtigen ist, ist die maximale Reichweite der Kommunikationseinrichtung.

Insbesondere ist die Funktionsschaltervorrichtung frei positionierbar eingerichtet. Somit kann die Funktionsschaltervorrichtung tragbar mobil von dem Programmierer mitgeführt werden, oder die Funktionsschaltervorrichtung kann befestigbar sein, wie beispielsweise am Manipulator, in der Nähe des Greifers, an einer Steuervorrichtung, an einer Schutzvorrichtung des Manipulatorsystems und dergleichen.

Insbesondere kann die Funktionsschaltervorrichtung in der Nähe der durch sie programmierbaren Komponente bereitgestellt werden. Soll beispielsweise mittels der Funktionsschaltervorrichtung, wie vorangehend beschrieben, eine Greiferstellung programmiert werden, so kann die betreffende Funktionsschaltervorrichtung in der Nähe des Greifers positioniert werden, und wird vorzugsweise durch den Manipulator mitbewegt. Somit ist insbesondere beim Programmieren mittels Handführung die Option des Programmierens der Greiferstellung immer am Ort des Greifers bereitgestellt. Dies vereinfacht die Programmierung. Da nur genau ein Funktionsschalter in der Funktionsschaltervorrichtung bereitgestellt ist, kann die Funktionsschaltervorrichtung sehr klein ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Funktionsschaltervorrichtung im Wesentlichen flach ausgeführt werden, wobei sie eine Höhe im Bereich von 2 mm bis 10 mm aufweist, bevorzugt im Bereich von 4 mm bis 8 mm und am meisten bevorzugt im Bereich von 5 mm bis 6 mm. Die flächige Ausdehnung der Funktionsschaltervorrichtung kann im Bereich von 1 cm ² bis 25 cm ² , vorzugsweise im Bereich von 2 cm ² bis 15 cm ² , und insbesondere im Bereich von 2 cm ² bis 4 cm ² sein. Die Funktionsschaltervorrichtung kann dabei eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweisen oder eine im Wesentlichen quaderförmige Form. Andere Formen sind ebenso möglich.

Insbesondere kann die Art der Änderung bzw. die Art des erstellten Teils des Manipulatorprogramms, die ausgeführt wird, wenn Daten von der spezifischen Funktionsschaltervorrichtung empfangen werden, frei konfigurierbar sein. So kann beispielsweise mit derselben Funktionsschaltervorrichtung in einer ersten Anwendung ein Greifer eines Manipulators programmiert werden und in einer anderen Anwendung der Betriebsmodus des Manipulators verändert werden. Weiterhin kann es möglich sein, mit derselben Funktionsschaltervorrichtung Redundanzen in der Achsstellung aufzulösen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn Manipulatoren eingesetzt werden, die mehr als sechs Bewegungsachsen aufweisen.

Insbesondere kann die Programmiereinrichtung dazu eingerichtet sein, dass Manipulatorprogramm durch manuelles Führen des Manipulators zumindest teilweise zu erstellen und/oder zu ändern. Insbesondere die Kombination von manuellem Führen des Manipulators bei der Programmerstellung/Programmänderung des Manipulatorprogramms in Kombination mit dem vorangehend beschriebenen Einsatz von Funktionsschaltern/eines Funktionsschalters ermöglicht es, das Programmieren signifikant zu verbessern, da der Programmierer während des manuellen Führens, wie etwa des Handführens, des Manipulators den Manipulator nicht verlassen muss, um weitere Funktionen programmieren zu können. Dies kann erreicht werden, indem die Funktionsschaltervorrichtungen an entsprechenden Orten in der Umgebung des Manipulators am Manipulator selbst oder tragbar durch den Programmierer getragen werden. Somit können entsprechende vordefinierte Funktionalitäten der Programmierung direkt vor Ort bereitgestellt werden.

Insbesondere kann die Funktionsschaltervorrichtung zumindest ein Befestigungsmittel umfassen, wobei das Befestigungsmittel dazu eingerichtet ist, die Funktionsschaltervorrichtung an einer Struktur zu befestigen und wobei das Befestigungsmittel vorzugsweise dazu eingerichtet ist, eine lösbare Befestigung bereitzustellen. Das Befesti- gungsmittel kann beispielsweise ein magnetisches Befestigungsmittel sein, welches es erlaubt, die Funktionsschaltervorrichtung an magnetische oder metallische Strukturen zu befestigen. Dies ist insbesondere bei Manipulatoranwendungen, welche ein metallisches, magnetisches Gehäuse aufweisen, vorteilhaft, da eine einfache und universelle Befestigungsmöglichkeit bereitgestellt wird. Weiterhin kann das Befestigungsmittel mechanische Befestigungsmittel, wie Befestigungsriemen und dergleichen aufweisen.

Ebenso kann das Befestigungsmittel Klebstoff umfassen, um die Funktionsschaltervorrichtung an eine Struktur anzukleben. Der Klebstoff kann beispielsweise in Form eines Klebstreifens bereitgestellt werden, welcher beim erneuten Anbringen der Funktionsschaltervorrichtung ersetzt werden kann. Ebenso kann eine Kombination unterschiedlicher Befestigungsmittel vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Befestigungsriemen mit einem magnetischen Befestigungsmittel kombiniert werden, um eine zusätzliche Sicherheit der Befestigung bereitzustellen. Weitere Befestigungsmittel können Clips, Öffnungen zur Anbringung von Schrauben, Nieten und/oder dergleichen sein.

Durch die Möglichkeit, die Funktionsschaltervorrichtung an einer Struktur zu befestigen, vorzugsweise lösbar, kann die Funktionsschaltervorrichtung an dem Ort bereitgestellt werden, an welchem die mittels der Funktionsschaltervorrichtung programmierbare Funktionalität des Manipulatorprogramms programmiert werden soll. Insbesondere können verschiedene Funktionsschaltervorrichtungen an verschiedenen Orten befestigt werden, so dass beispielweise eine Funktionsschaltervorrichtung, welche einen Greifer programmieren soll, in der Nähe des Greifers angebracht ist, und eine Funktionsschaltervorrichtung, welche einen Regelungsmodus eines Manipulators ändern soll, vom Programmierer getragen wird, beispielsweise in Form eines Armbandes.

Weiterhin können die Befestigungsmittel dazu genutzt werden, mehrere Funktionsschaltervorrichtungen miteinander zu kombinieren, so dass eine Funktionsschaltervor- richtungsstruktur aufgebaut werden kann. Beispielsweise können die Befestigungsmittel Kopplungsmittel umfassen, so dass zwei oder mehrere Funktionsschaltervorrichtungen miteinander gekoppelt werden können. Somit kann der Bediener beispielsweise ein Armband erstellen, welches aus mehreren Funktionsschaltervorrichtungen gebildet wird.

Insbesondere kann der Funktionsschalter zumindest ein bewegliches Schaltteil umfassen, um einem Bediener ein haptisches Feedback der Schalterstellung des Funktions- Schalters bereitzustellen. Somit kann der Bediener unmittelbar beim Betätigen der Funktionsschaltervorrichtung bzw. des Funktionsschalters Rückmeldung erhalten, ob der Funktionsschalter korrekt gedrückt wurde. Dies ist insbesondere im industriellen Umfeld vorteilhaft, da hier typischerweise mit Handschuhen gearbeitet wird, welche die Sensitivität der Finger herabsetzen. Insbesondere können Funktionsschalter mit einem beweglichen Schaltteil sicher betätigt werden, und die Betätigung wird nicht durch Verschmutzung oder durch Handschuhe, Kleidung usw. beeinträchtigt.

Vorzugsweise weist der Funktionsschalter zumindest zwei unterschiedliche Schalterstellungen auf, wobei der Funktionsschalter vorzugsweise ein Taster ist. Dabei kann die Funktionsschaltervorrichtung beispielsweise Daten an die Programmiereinrichtung genau dann senden, wenn der Funktionsschalter in einer der beiden Funktionsschalterstellungen ist. Ebenso können auch Daten gesendet werden, wenn der Funktionsschalter die Schalterstellung wechselt.

Der erste Fall ermöglicht beispielsweise kontinuierliches Senden von Daten, wenn der Funktionsschalter gedrückt ist. Wird beispielsweise bei der Erstellung/Änderung des Manipulatorprogramms das Manipulatorprogramm mittels des Manipulators mit ausgeführt, so kann beispielsweise durch das gedrückt Halten einer Funktionsschaltervorrichtung, die maximale Geschwindigkeit des Manipulators begrenzt werden. Wird die Funktionsschaltervorrichtung und insbesondere der Funktionsschalter nicht mehr gedrückt, so kann diese Begrenzung aufgehoben werden und der Manipulator kann mit maximaler Geschwindigkeit fahren.

Die Verwendung eines Tasters als Funktionsschalter ermöglicht es weiterhin, dass die Betätigung des Funktionsschalters immer die gleiche Schalterstellungsänderung hervorruft, da der Taster nach dem Drücken wieder in seine Ausgangsstellung zurückkehrt. Somit kann die Bedienung der Funktionsschaltervorrichtung vereinfacht werden.

Überdies kann die Funktionsschaltervorrichtung vollständig in einer Dichthülle angeordnet sein, welche Dichthülle vorzugsweise ein elastomeres Material umfasst. Beispielsweise kann die Dichthülle einstückig ausgebildet sein und um die Funktionsschaltervorrichtung herum geformt werden. Beispielweise durch Heißpressen oder durch Spritzguss. Ebenso kann die Dichthülle ein mehrteiliges Gehäuse umfassen, welches eine dichtende Funktion bereitstellt. Durch die Dichthülle kann der Einfluss von Ver- schmutzungen und Feuchtigkeit in der Umgebung auf die Funktionsschaltervorrichtung minimiert werden, so dass längere Lebensdauern erreicht werden können. Insbesondere ermöglicht die Dichthülle den Einsatz von Funktionsschaltervorrichtungen in rauen Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise in Nasszellen oder in Lackierwerken und dergleichen.

Insbesondere kann die Funktionsschaltervorrichtung zumindest eine Batterie und eine Speichereinheit umfassen, wobei die Speichereinheit vorzugsweise eine eindeutige Funktionsschaltervorrichtungskennung speichert und wobei die Funktionsschaltervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Funktionsschaltervorrichtungskennung mit den Daten an die Programmiereinrichtung zu senden.

Wird eine Batterie in der Funktionsschaltervorrichtung bereitgestellt, so kann die Funktionsschaltervorrichtung autark betrieben werden. Dabei kann die Batterie eine Primärzelle sein, insbesondere vorteilhaft ist die Batterie eine Sekundärzelle, welche zum Wiederaufladen geeignet ist. Das Wiederaufladen kann durch geeignete Steckverbinder oder drahtlos erfolgen. Wird eine Speichereinheit und insbesondere eine Funk- tionsschaltervorrichtungskennung bereitgestellt, so kann die Programmiereinrichtung eindeutig zwischen unterschiedlichen Funktionsschaltervorrichtungen entscheiden und entsprechende Programmieraktionen durchführen, die den jeweiligen Funktionsschaltervorrichtungen zugeordnet sind. Dabei ist die Zahl der in dem Manipulatorsystem eingesetzten Funktionsschaltervorrichtungen nur durch die Anzahl der von der Programmiereinrichtung verarbeitbaren Funktionsschaltervorrichtungen begrenzt.

Insbesondere kann die Speichereinheit einen frei programmierbaren Speicherteil umfassen, welcher Speicherteil Daten speichern kann und wobei die Funktionsschaltervorrichtung dazu eingerichtet ist, abhängig von der Schalterstellung des Funktionsschalters zumindest einen Teil der Daten an die Programmiereinrichtung zu senden. Die Speichereinheit kann einen oder mehrere Speichertypen umfassen, wie beispielsweise ROM, EEPROM, RAM, Flash Speicher, magnetische Speicher, und dergleichen oder eine Kombination der unterschiedlichen Speichertypen sein.

Wird ein Speicherteil frei programmierbar bereitgestellt, so können neben Daten, die die Funktionsschaltervorrichtungskennung und die Schalterstellung des Funktionsschalters betreffen, auch entsprechend hinterlegte Daten übertragen werden. Die entsprechend hinterlegten Daten können beispielsweise explizite Programmierbefehle umfassen, oder Parameter oder Attribute für den zu erstellenden Programmierbefehl beinhalten. Beispielsweise kann durch das Drücken des Funktionsschalters eine Manipulatorgeschwindigkeit eingestellt werden. Dazu kann die tatsächliche Verfahrge- schwindigkeit in Abhängigkeit der Schaltdauer eingestellt werden. Entsprechend können für eine bestimmte Schaltdauer unterschiedliche Verfahrgeschwindigkeiten in der Funktionsschaltervorrichtung hinterlegt sein. Alternativ können diese Attribute auch in der Programmiereinrichtung hinterlegt sein.

Insbesondere kann die Funktionsschaltervorrichtung keine Bildschirmanzeigevorrichtung umfassen. Durch die NichtVerwendung einer Bildschirmanzeigevorrichtung kann die Funktionsschaltervorrichtung sehr klein ausgestaltet werden. Dies ermöglicht das flexible Anbringen an unterschiedlichen Strukturen und die freie Positionierbarkeit. Jedoch kann die Funktionsschaltervorrichtung eine einfache optische Anzeige umfassen, wie beispielsweise eine Status-LED, die angibt, ob die Funktionsschaltervorrichtung beispielsweise mittels eines An-/ Ausschalters ein- oder ausgeschaltet ist, und/oder ob der Funktionsschalter gedrückt ist, und/oder in welcher Schalterstellung der Funktionsschalter gedrückt ist, und/oder ob entsprechende Daten gesendet wurden. Weiterhin kann durch die einfache optische Anzeige dem Benutzer Rückgemeldet werden, ob die gesendeten Daten korrekt empfangen wurden und/oder ob ein entsprechender Programmänderungsbefehl und/oder Programmergänzungsbefehl korrekt ausgeführt wurde. Weiterhin kann rückgemeldet werden, in welchem Modus (z.B. Nachgiebigkeitsregelungsmodus, Positionsregelungsmodus, Modus mit begrenzter maximal Geschwindigkeit, ...) der Manipulator aktuell angesteuert wird und/oder angesteuert werden könnte. Alternativ oder zusätzlich zur einfachen optischen Anzeige kann die Funktionsschaltervorrichtung auch Mittel umfassen, welche eine haptische Rückmeldung an den Benutzer bereitstellen. Die haptische Rückmeldung kann beispielsweise eine Vibrationsrückmeldung sein.

Insbesondere können jedem Manipulator des Manipulatorsystems zumindest vier Funktionsschaltervorrichtungen, bevorzugt mindestens sieben Funktionsschaltervorrichtungen, am bevorzugtesten zumindest zehn Funktionsschaltervorrichtungen zugeordnet sein. Durch die Zuordnung von Funktionsschaltervorrichtungen zu einem Manipulator des Manipulatorsystems, wird klargestellt, welcher Teil eines Manipulatorprogramms oder welches Manipulatorprogramm geändert werden soll. Werden jedem Manipulator eine Vielzahl von Funktionsschaltervorrichtungen zugeordnet, so können jedem Manipulator entsprechende Funktionalitäten zur Programmierung bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine Funktionsschaltervorrichtung auch mehreren Manipulatoren zugeordnet werden.

Weiterhin kann das Manipulatorsystem mehrere Funktionsschaltervorrichtungen umfassen, wobei jede Funktionsschaltervorrichtung eine individuelle optische Kennung umfasst. Die optischen Kennungen ermöglichen es dem Programmierer, die Funktionsschaltervorrichtungen voneinander zu unterscheiden und somit die Verwechselung und/oder eine unbeabsichtigte falsche Programmierung des Manipulatorprogramms zu vermeiden. Die optischen Kennungen können als austauschbare optische Kennungen bereitgestellt werden, welche an der Funktionsschaltervorrichtung anbringbar sind. Beispielsweise können die optischen Kennungen in Form von Farbmarkierungen bereitgestellt werden, welche an der Funktionsschaltervorrichtung angebracht werden können. Insbesondere können die optischen Kennungen als Teil der Dichthülle bereitgestellt werden, so dass beispielsweise unterschiedliche Funktionsschaltervorrichtungen Dichthüllen unterschiedlicher Farbe aufweisen. Ebenso kann eine Funktionsschaltervorrichtung, die beispielsweise über eine Status-LED verfügt, durch verschiedenfarbiges Leuchten der LED optisch gekennzeichnet werden. Dazu ist die Status-LED vorzugsweise als Mehrfarb-LED ausgebildet.

Insbesondere kann die Programmiereinrichtung dazu eingerichtet sein, das Manipulatorprogramm entsprechend der Daten zumindest teilweise zu erstellen und/oder zu ändern, in der Art, dass verschiedenen Daten jeweils ein entsprechender Programmänderungsbefehl und/oder Programmergänzungsbefehl zugeordnet ist, und wobei die Zuordnung des Programmänderungsbefehls und/oder des Programmergänzungsbefehls zu den Daten und/oder der Programmänderungsbefehl und/oder der Programmergänzungsbefehl durch einen Benutzer manuell geändert werden kann.

Somit ist die Programmiereinrichtung flexibel in Kombination mit den Funktionsschaltervorrichtungen, welche die Daten bereitstellen, einsetzbar. Beispielsweise kann die Programmiereinrichtung eine Liste und/oder Datenbank oder dergleichen mit verfügbaren Programmänderungsbefehlen und/oder Programmergänzungsbefehlen umfassen, welche entsprechend der empfangenen Daten, welche von einer Funktionsschaltervorrichtung gesendet worden sind, genutzt werden, um das Manipulatorprogramm zu ändern und/oder teilweise zu erstellen. Ebenso können die Programmänderungsbefehle und/oder die Programmergänzungsbefehle durch einen Benutzer ergänzt werden. Somit ist in Abhängigkeit der Nutzung einer Funktionsschaltervorrichtung eine individuell anpassbare Programmerstellung oder Programmänderung möglich.

Insbesondere kann das Manipulatorsystem eine Anzeigeeinrichtung umfassen, welche dazu eingerichtet ist, einem Bediener anzuzeigen, ob die Daten von der Programmiereinrichtung empfangen und/oder ob das Manipulatorprogramm entsprechend der Daten zumindest teilweise erstellt und/oder geändert wurde. Vorzugsweise wird die Anzeigeeinrichtung zentral, beispielsweise an der Steuereinrichtung oder an dem Manipulator bereitgestellt, so dass eine entsprechende Anzeige durch den Bediener unmittelbar ersichtlich ist. Die Anzeige kann dabei eine optische Anzeige, eine akustische Anzeige, eine haptische Anzeige oder dergleichen sein. Ebenso ist eine Kombination unterschiedlicher Anzeigen möglich. Alternativ oder zusätzlich kann einer Anzeigeeinrichtung auch an einem Funktionsschalter oder allen Funktionsschaltern des programmierbaren Manipulatorsystems angebracht sein und beispielsweise in Form einer Status-LED, eines Vibrationsalarms oder dergleichen bereitgestellt sein. Ebenso kann die Anzeigevorrichtung auf eine Fehlfunktion des Manipulatorsystems hinweisen, und beispielsweise eine Störung melden. Eine Störung kann beispielsweise darin begründet liegen, dass Daten von der Funktionsschaltervorrichtung zwar gesendet wurden, aber nicht korrekt empfangen wurden und/oder die Daten korrekt empfangen wurden, jedoch das Manipulatorprogramm nicht entsprechend geändert und/oder zumindest teilweise erstellt wurde.

Insbesondere werden die vorangehend beschriebenen Aufgaben auch gelöst durch ein Verfahren zum zumindest teilweisen Erstellen und/oder Ändern eines Manipulatorprogramms, welches dazu eingerichtet ist, in einer Steuereinrichtung eines Manipulatorsystems ausgeführt zu werden, um einen Manipulator zu steuern, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

• Bereitstellen eines Manipulatorsystems, welches eine Programmiereinrichtung und zumindest einen Manipulator umfasst;

• Bereitstellen zumindest einer drahtlosen Funktionsschaltervorrichtung, welche frei positionierbar eingerichtet ist und genau einen Funktionsschalter umfasst, wobei die Funktionsschaltervorrichtung eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle zum Senden von Daten an die Programmiereinrichtung umfasst, welche Daten Informationen zur Schalterstellung des Funktionsschalters umfassen;

• Erfassen einer Schalterstellung des Funktionsschalters der Funktionsschaltervorrichtung; Senden der Daten an die Programmiereinrichtung und zumindest teilwei- ses Erstellen und/oder Ändern des Manipulatorprogramms mittels der Programmiereinrichtung entsprechend der gesendeten Daten.

Mit dem beschriebenen Verfahren sind die vorangehend beschriebenen Vorteile erzielbar. Insbesondere kann die Funktionsschaltervorrichtung, welche frei positionierbar eingerichtet ist, nahezu beliebig an einer Struktur des Manipulatorsystems oder einer Struktur in der Nähe des Manipulatorsystems angebracht werden. Weiterhin ermöglich die freie Zuordnung von Programmänderungsbefehlen / Programmergänzungsbefehlen zu den Daten bzw. die freie Erstellung von Programmänderungsbefehlen und Programmergänzungsbefehlen eine variable Programmierung des Manipulatorprogramms. Somit kann insbesondere beim Programmieren mittels Handführen des Manipulators ein effektives Programmieren bzw. Erstellen und/oder Ändern des Manipulatorprogramms erzielt werden.

Insbesondere kann das zumindest teilweise Erstellen und/oder Ändern des Manipulatorprogramms entsprechend der Daten in der Weise erfolgen, dass verschiedene Daten jeweils einem entsprechenden Programmänderungsbefehlen und/oder Programmergänzungsbefehlen zugeordnet ist, und wobei das Verfahren weiterhin den folgenden Verfahrensschritt umfasst:

• Zuordnen eines Programmänderungsbefehls und/oder eines Programmergänzungsbefehls zu den entsprechenden Daten und/oder Ändern des Programmänderungsbefehls oder des Programmergänzungsbefehls, der den entsprechenden Daten zugeordnet ist.

Somit können entweder bereits vorhandene Programmänderungs- und/oder Programmergänzungsbefehle entsprechenden Daten zugeordnet und somit kann eine Funktionalität eines Funktionsschalters beeinflusst werden oder es können neue Programmänderungs-/ Programmergänzungsbefehle erstellt werden, um vollständig neue Funktionalitäten bereitzustellen.

Weiterhin werden die Aufgaben zumindest teilweise durch die Verwendung zumindest einer Funktionsschaltervorrichtung in einem Verfahren zum zumindest teilweisen Erstellen und/oder Ändern eines Manipulatorprogramms gelöst, welches Manipulatorprogramm dazu eingerichtet, in einer Steuereinrichtung eines Manipulatorsystems ausgeführt zu werden, um einen Manipulator zu steuern, wobei die Funktionsschaltervorrichtung eine drahtlose Funktionsschaltervorrichtung ist, welche frei positionierbar eingerichtet ist und genau einen Funktionsschalter aufweist und wobei die Funktionsschaltervorrichtung eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle zum Senden von Daten an eine Programmiereinrichtung umfasst, wobei die Dateninformationen zur Schalterstellung des einen Funktionsschalters umfassen, und wobei die Programmiereinrichtung 26 einem Manipulatorsystem zugeordnet ist und dazu eingerichtet ist, in ein Manipulatorprogramm entsprechend der gesendeten Daten zumindest teilweise zu erstellen und/oder zu ändern.

Die Verwendung der Funktionsschaltervorrichtung in dem entsprechenden Verfahren ermöglicht die Erzielung der vorhergehend beschriebenen Vorteile, welche eingehend im Zusammenhang mit dem Manipulatorsystem bzw. dem Verfahren beschrieben wurden.

Beschreibung der Figuren

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die angefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines programmierbaren Manipulatorsystems;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Funktionsschaltervorrichtung; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Erstellen/Ändern eines Manipulatorprogramms.

Insbesondere zeigt Fig. 1 ein programmierbares Manipulatorsystem 1, welches zumindest einen Manipulator 10 umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, gemäß einem Manipulatorprogramm 26 gesteuert zu werden. Dazu wird das Manipulatorprogramm 26 typischerweise mittels einer Steuereinrichtung 28 zum Steuern des Manipulators 10 ausgeführt. Das Manipulatorprogramm 26 wird zumindest teilweise durch eine Programmiereinrichtung 20 erstellt und/oder geändert. Insbesondere umfasst das Manipulatorsystem 1 zumindest eine drahtlose Funktionsschaltervorrichtung 30.

Im vorliegend gezeigten Beispiel der Fig. 1 werden vier Funktionsschaltervorrichtungen 30a, 30b, 30c, 3od verwendet. Die Funktionsschaltervorrichtungen sind frei positionierbar eingerichtet und umfassen genau einen Funktionsschalter 36. Beispielsweise ist die Funktionsschaltervorrichtung 30a an einer Basis des Manipulators 10 und die Funktionsschaltervorrichtung 30b an einer Achse des Manipulators 10 positioniert. Die Funktionsschaltervorrichtung 30c wird von einem Programmierer 60 in der Hand gehalten und die Funktionsschaltervorrichtung 3od ist an einer Werkstückbereitstellungsvorrichtung 90 angebracht. Dazu verfügt eine Funktionsschaltervorrichtung über ein Befestigungsmittel 50, welches der vorzugsweise lösbaren Befestigung der Funktionsschaltervorrichtungen an Strukturen dient.

Die Funktionsschaltervorrichtungen 30a bis 3od können beispielsweise dazu genutzt werden, um entsprechende Programmergänzungsbefehle oder Programmänderungsbefehle in das Manipulatorsystem 26 zu integrieren. Dazu verfügen die Funktionsschaltervorrichtungen über eine Kommunikationsschnittstelle 34 zum Senden von Daten 80. Wird beispielsweise die Funktionsschaltervorrichtung 30c mittels des Funktionsschalters betätigt, so sendet die Funktionsschaltervorrichtung 30c Daten 80, welche Informationen über die Schalterstellung des Funktionsschalters der Funktionsschaltervorrichtung 30c umfassen, an die Programmiereinrichtung 20.

Die Programmiereinrichtung 20 empfängt diese Daten mittels einer entsprechenden Kommunikationsschnittstelle 24. Als Kommunikationsschnittstelle kann beispielsweise Bluetooth und/oder bekannte Alternativen oder eine Kombination von unterschiedlichen Kommunikationsschnittstellen genutzt werden. Entsprechend der empfangenen Daten wird das Manipulatorprogramm 26 zumindest teilweise erstellt und/oder geändert. Weiterhin ist der Steuereinrichtung 20 eine Anzeigevorrichtung 22 zugeordnet, welche beispielsweise anzeigt, ob Daten korrekt empfangen wurden.

Beispielsweise können die Daten 80 Informationen zur Schalterstellung der Funktionsschaltervorrichtung 30c umfassen und eine Funktion in das Manipulatorprogramm integrieren, wonach der Greifer 12 des Manipulators 10 entsprechend einer vordefinierten Auswahl geöffnet und/oder geschlossen wird. Insbesondere kann der Manipulator 10 zum Programmieren durch Handführen durch den Programmierer 60 eingerichtet sein. Werden zusätzlich Funktionsschaltervorrichtungen 30a bis 3od verwendet, so können auch Funktionen programmiert werden, die nicht oder nur schwierig hand- führbar sind. Ebenso kann der Manipulator 10 dazu eingerichtet sein, mit konventionellen Programmiertechniken, wie beispielsweise einer Programmiersprache programmiert zu werden. Figur 2 zeigt eine Funktionsschaltervorrichtung 30, welche frei positionierbar eingerichtet ist und genau einen Funktionsschalter 36 umfasst. Der Funktionsschalter 36 weist ein mechanisch bewegliches Funktionsschalterteil auf und ist vorzugsweise als Taster ausgestaltet. Insbesondere weist die Funktionsschaltervorrichtung 30 eine Dichthülle 32 auf, welche die Funktionsschaltervorrichtung vor Verschmutzung oder Feuchtigkeit schützt.

Überdies weist die Funktionsschaltervorrichtung eine Kommunikationsschnittstelle 34 zum Senden von Daten auf. Um die Funktionsschaltervorrichtung 30 frei positionieren und befestigen zu können, weist die Funktionsschaltervorrichtung ein Befestigungsmittel 50 auf. Das Befestigungsmittel kann beispielsweise in Form eines Einwegklebstreifens 50 bereitgestellt sein, der bei erneutem Anbringen der Funktionsschaltervorrichtung an eine entsprechende Struktur erneuert wird. Ebenso kann das Befestigungsmittel 50 ein magnetisches Befestigungsmittel einen Befestigungsriemen und/oder dergleichen sein. Insbesondere kann das Befestigungsmittel 50 eine Kombination unterschiedlicher Befestigungsmittel sein.

Weiterhin umfasst die Funktionsschaltervorrichtung der Fig. 2 eine Batterie 38, welche als Primärzelle oder als Sekundärzelle ausgestaltet sein kann. Somit kann die Funktionsschaltervorrichtung 30 autark betrieben werden. Überdies umfasst die Funktionsschaltervorrichtung 30 eine Speichereinheit 40, welche einen frei programmierbaren Speicherteil aufweisen kann. Die Speichereinheit 40 kann aus einem Speichertyp oder aus einer Kombination unterschiedlicher Speichertypen bereitgestellt sein. Insbesondere kann die Speichereinheit einen frei programmierbaren Speicherteil umfassen, um Daten in der Funktionsschaltervorrichtung zu speichern, welche durch die Kommunikationsschnittstelle 34 übertragen werden können. Insbesondere kann in der Speichereinheit 40 eine individuelle Funktionsschaltervorrichtungskennung gespeichert sein, welche die Verwendung mehrerer Funktionsschaltervorrichtungen zulassen.

Figur 3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erstellen/Ändern eines Manipulatorprogramms 26. Das Verfahren 100 umfasst mehrere Verfahrensschritte. In einem ersten Verfahrensschritt 110 wird eine Schalterstellung eines Funktionsschalters 36 einer Funktionsschaltervorrichtung 30 detektiert. In Verfahrensschritt 120 werden Daten 80, welche Informationen über die entsprechend de- tektierte Schalterstellung des Funktionsschalters 36 der Funktionsschaltervorrichtung 30 mittels der Kommunikationsschnittstelle 34 an die Programmiereinrichtung 20 übertragen und mittels der Kommunikationsschnittstellen 24 empfangen.

In Schritt 130 werden die empfangenen Daten 80 analysiert und entsprechend der empfangenen Daten das Manipulatorprogramm 26 mittels eines Programmänderungsbefehls oder eines Programmergänzungsbefehls zumindest teilweise erstellt oder geändert. Beispielsweise kann ein erster Programmergänzungs- / Programmänderungsbefehl 140 bewirken, dass ein Greifer 12 eines Manipulators 10 in eine erste Greiferstellung verfahren wird, in welcher er ein Bauteil 92 berührt, ohne signifikante Greifkraft aufzubringen. Entsprechend eines zweiten Programmänderungs- / Programmergänzungsbefehls 142 kann eine entsprechende Greifkraft, die vorzugsweise vorherbestimmt ist, mittels des Greifers 12 auf ein Bauteil 92 aufgebracht werden. Entsprechend eines dritten Programmänderungsbefehls, Programmergänzungsbefehls 144 kann der Greifer geöffnet werden, so dass kein Bauteil mehr gegriffen ist.

Der erste Programmänderungs-/ Programmergänzungsbefehl 140 kann beispielsweise einem einfachen Klick des Funktionsschalters 36, welcher vorzugsweise als Taster ausgeführt ist, entsprechen. Der zweite Programmänderungs- / Programmergänzungsbefehl 142 kann beispielsweise einem Doppelklick der Funktionsschaltervorrichtung 30 entsprechen. Der dritte Programmänderungs-/Programmergänzungsbefehl 144 kann beispielsweise einer gewissen Schaltdauer des Funktionsschalters 36 der Funktionsschaltervorrichtung 30 entsprechen, wobei die Schaltdauer vorzugsweise länger als zwei Sekunden, bevorzugt länger als drei Sekunden und insbesondere länger als fünf Sekunden ist. In einem Schritt 150 wird der entsprechende Programmänderungs- /Programmergänzungsbefehl genutzt, um das Manipulatorprogramm 26 zumindest teilweise zu erstellen und/ oder zu ändern.

Bezugszeichenliste

1 Programmierbares Manipulatorsystem

10 Manipulator

12 Greifer

20 Programmiereinrichtung

22 Optische Anzeige

24 Kommunikationsschnittstelle

26 Manipulatorprogramm Steuereinrichtung 30a bis 30ά

Funktionsschaltervorrichtung

Funktionsschaltervorrichtung

Dichthülle

Kommunikationsschnittstelle

Funktionsschalter 38

Batterie

Speichereinheit

Befestigungsmittel

Programmierer

Daten

Werkstückbereitstellungseinrichtung

Werkstück

Verfahren

, 120, 130, 150 Verfahrensschritte

, 142, 144 Programmänderungs-/Programmergänzungsbefehl