Die Erfindung betrifft einen Robotergreifer sowie ein Verfahren zum Betrieb eines

Robotergreifers.

Robotergreifer (auch genannt:„Greifer“ oder„Greifsystem“ oder„Effektor“ oder „Endeffektor“) sind im Stand der Technik bekannt. Robotergreifer sind typischerweise am distalen Ende von Robotermanipulatoren angeordnet und übernehmen Aufgaben, wie das Greifen und/oder Halten von Objekten/Werkzeugen.

Ein Robotergreifer umfasst typischerweise eine Antriebseinheit, einen Abtriebsstrang (auch genannt: kinematisches System), der Wirkelemente bewegt, eine mechanische Schnittstelle zum lösbar-festen Verbinden des Robotergreifers beispielsweise mit einem Robotermanipulator, eine Energie-Schnittstelle zur Zuführung einer für den Betrieb des Robotergreifers erforderlichen Energie, sowie eine Steuersignal-Schnittstelle zur

Zuführung von Steuersignalen (bspw. von einer zentralen Robotersteuereinheit).

Wirkelemente sind diejenigen Elemente des Robotergreifers, die beim Greifen und Halten eines Objekts einen direkten Kontakt zu dem Objekt haben und dabei eine Greifkraft auf das Objekt ausüben können. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie ein Robotergreifer ein Objekt halten kann. Man unterscheidet hierbei bspw. unterschiedliche Wirkpaarungen: Kraftpaarung, Formpaarung, Stoffpaarung. Weiterhin gibt es eine Vielzahl von

Ausgestaltungen der Wirkelemente selbst, beispielsweise als Greiferbacke (bei einem Parallelbackensgreifer) oder als mehrgliedrigen Finger (bei einer künstlichen Hand).

Die Antriebseinheit erzeugt die für den Greif- oder Haltevorgang benötigte

Bewegungsenergie. Die Antriebseinheit treibt den Abtriebsstrang an und erzeugt somit entsprechende Bewegungen der Wirkelemente. Dadurch wird das Öffnen, Schließen und Halten eines Objekts durch den Robotergreifer möglich.

Der Abtriebsstrang dient zum Übertragen der von der Antriebseinheit erzeugten

Bewegungsenergie zu den Wirkelementen. Er überführt somit eine Bewegung der Antriebseinheit in eine Abtriebsbewegung des Robotergreifers, d.h. in eine entsprechende Bewegung der Wirkelemente.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Robotergreifer bereitzustellen, der eine einfachere Bedienung ermöglicht.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Robotergreifer aufweisend: zumindest eine Antriebseinheit zum Antrieb eines Abtriebsstrangs mit einer Anzahl N von Wirkelementen WE _n , mit n = 1 , 2, ..., N und N > 1 ; eine Steuereinheit zur Ansteuerung der

Antriebseinheit; eine Speichereinheit; ein mit der Steuereinheit verbundenes

Sensorsystem mit zumindest einem Sensor und einer Auswerteeinheit zur Ermittlung von Kräften/Momenten F _ext,WEn (t), die extern auf die einzelnen Wirkelemente WE _n ausgeübt werden; wobei die Steuereinheit derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass sie auf vorbestimmte Kräfte/Momente F _ext,WEn (t), die extern auf die einzelnen Wirkelemente WE _n ausgeübt werden, derart reagiert, dass die zumindest eine Antriebseinheit die

Wirkelemente WE _n derart ansteuert, dass die Wirkelemente WE _n vorbestimmte zugeordnete Operationen OPS _n ausführen.

Die Antriebseinheit wandelt vorliegend eine dem Robotergreifer bereitgestellte Energie (bspw. pneumatische Energie, hydraulische Energie oder elektrische Energie) in mechanische Energie, d.h. in eine Bewegung um. Diese Bewegung ist vorteilhaft eine Translations- und/oder eine Rotationsbewegung. Vorteilhaft ist die Antriebseinheit ein Elektromotor, der bereitgestellte elektrische Energie (Spannung U, Strom I), in eine mechanische Rotation wandelt. Je nach Anwendung eignen sich natürlich auch andere Antriebseinheiten, wie bspw. ein Flydraulikmotor oder ein Pneumatikmotor) zum Antrieb des Abtriebsstrangs. Vorteilhaft treibt die Antriebseinheit mehrere Wirkelemente WE _n , insbesondere zwei Wirkelemente WE _{n=i 2} , an. Vorteilhaft weist der Robotergreifer mehrere Antriebseinheiten auf, die jeweils ein oder mehrere Wirkelemente WE _n antreiben. Die Antriebseinheit kann insbesondere ein Getriebe zur Unter- oder Übersetzung einer Rotationsbewegung umfassen.

Der Abtriebsstrang (auch genannt: kinematisches System) überträgt die von der

Antriebseinheit erzeugte mechanische Bewegung auf ein oder mehrere Wirkelemente WE _n , sodass sich diese entsprechend bewegen. Zur mechanischen Realisierung des Abtriebsstrangs in einem Robotergreifer sind im Stand der Technik eine Vielzahl von Möglichkeiten bekannt. Besonders vorteilhaft umfasst der Abtriebsstrang einen Riemen, insbesondere einen Zahnriemen.

Der Sensor kann einen oder mehrere der in der folgenden nicht abschließenden Liste genannten Sensoren umfassen: einen Positionssensor zur Ermittlung einer Position q _AE der Antriebseinheit AE und/oder einen Positionssensor zur Ermittlung einer Position q _AS des Abtriebsstrangs AS und/oder einen Geschwindigkeitssensor zur Ermittlung einer Antriebseinheitsgeschwindigkeit q _AE der Antriebseinheit AS und/oder einen

Geschwindigkeitssensor zur Ermittlung einer Abtriebsstranggeschwindigkeit q _AS des Abtriebsstrangs As und/oder einen Drehmomentsensor zur Ermittlung eines

Drehmoments t _AE der Antriebseinheit AE und/oder einen Drehmomentsensor zur Ermittlung eines Drehmoments _AS im Abtriebsstrang AS und/oder einen Stromsensor zur Ermittlung eines Motorstroms 1 _M eines Elektromotors der Antriebseinheit AE. Bei mehrphasig angesteuerten Elektromotoren umfasst der Begriff„Motorstrom“ auch die Ströme in den verschiedenen Phasen.

Vorteilhaft sind auf den Wirkelementen WE _n keine Sensoren angeordnet. Dadurch entfällt eine entsprechende Kabelverbindung zu Sensoren auf den Wirkelementen WE _n . Die Wirkelemente WE _n sind vorteilhaft auch austauschbar. So können vorteilhaft

verschiedenarte Wirkelemente WE _n mit dem Abtriebsstrang AS verbunden werden, um beispielsweise unterschiedliche Wirkpaarungen, wie Kraftpaarung, Formpaarung, Stoffpaarung beim Greifen oder Halten zu ermöglichen.

Vorteilhaft erfolgt die Ermittlung der extern auf die Wirkelemente WE _n einwirkenden Kräfte/Momente F _ext,WEn (t) auf Basis eines vorgegebenen Dynamikmodells des

Robotergreifers. Das Dynamikmodell ist ein mathematisches Modell, das es erlaubt, die Komponenten des Robotergreifers und deren dynamischen Wechselwirkungen zu simulieren. Das Dynamikmodell liegt insbesondere der Steuereinheit für die Steuerung und Regelung der Antriebseinheit AE zu Grunde.

Vorteilhaft erfolgt die Kollisionsüberwachung für die Wirkelemente WE _n unter Nutzung eines Störgrößenbeobachters, insbesondere durch einen Leistungsbeobachter oder einen Impulsbeobachter oder einen Geschwindigkeitsbeobachter oder einen

Beschleunigungsbeobachter. Vorteilhaft werden zur Kollisionsüberwachung eine oder mehrere der gemessenen Größen: q _AE , q _AS , q _AE , q _AE q _AS , q _AS T _as , I _M verwendet.

Dabei können die Größen: q _AE , q _AE bzw. q _AS , q _AS auch auf Basis entsprechender Zeitableitungen aus den Größen: q _AE bzw. q _AS ermittelt werden. Vorteilhaft erfolgt die Kollisionsüberwachung auf Basis eines Vergleiches einer Soll- und einer Ist-Position für

V AE’ V _A s

Der vorgeschlagene Robotergreifer ermöglicht insbesondere eine einfache Steuerung des Robotergreifers durch eine haptische Gesteneingabe eines Bedieners. Die Steuerung des Robotergreifers kann dadurch intuitiv gestaltet werden. Beispielsweise lässt sich ein Auseinanderbewegen/Öffnen der Wirkelemente WE _n (bspw. OPS _n=i ) durch einmaliges Antippen eines der Wirkelemente WE _n mit einer vorgegebenen Mindestkraft triggern und ein Aufeinanderzufahren/Schließen der Wirkelemente WE _n (bspw. OPS _n=2 ) durch zweimaliges Antippen eines der Wirkelemente WE _n mit einer vorgegebenen Mindestkraft triggern. Je nach vorgegebenen Kräften/Momenten F _ext, w _En (t) bzw. vorgegebenen

Zeitverläufen der Kräfte/Momente F _ext, w _En (t) und deren jeweiliger Zuordnung zu

entsprechenden Operationen ist eine Vielzahl von Steuereingaben definierbar und durch einen Bediener nutzbar. Bisher notwendige Schalter/Taste am Robotergreifer zum

Triggern solcher Operationen können somit entfallen. Da die Zuordnung zwischen vorgegebenen Kräften/Momenten F _ext,WEn (t) bzw. vorgegebenen Zeitverläufen der Kräfte/Momente F _ext,WEn (t) zu den Operationen OPS _n vorteilhaft variabel vorgebbar ist, bspw. durch eine entsprechende Programmierung der Steuereinheit des Robotergreifers oder entsprechende Vorgabe neuer solcher Zuordnungen auf der Speichereinheit etc., sind die externen Eingaben (vorgegebene Kräfte/Momente F _ext,WEn (t) bzw. vorgegebene Zeitverläufe der externen Kräfte/Momente F _ext,WEn (t)) sowie deren Zuordnung zu

Operationen OPS _n zu dem vorteilhaft für verschiedene Bediener individualisierbar.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Robotergreifers zeichnet sich dadurch aus, dass der Robotergreifer zumindest in einen Lern-Betriebsmodus und in einen weiteren

Betriebsmodus schaltbar ist, und die Operationen OPS _n nur in dem Lern-Betriebsmodus ausgeführt werden. Der Lern-Betriebsmodus ist vorteilhaft ein so genannter„Teach-In- Betriebsmodus, bei dem bspw. Greifvorgänge durch manuelles, teilaktives oder autonomes Bewegen der Wirkelemente WE _n gelernt werden.

Der andere Betriebsmodus ist vorteilhaft ein Normal-Betriebsmodus, bei dem der Robotergreifer bspw. gemäß eines auf einem zentralen Robotersteuerungsrechner ausgeführten Steuerprogramms angesteuert wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Robotergreifers zeichnet sich dadurch aus, dass auf der Speichereinheit je Wirkelement WE _n eine Anzahl M _n (mit M _n > 0, wobei der Index n das jeweilige Wirkelement WE _n kennzeichnet) vorgegebene zeitabhängige Kräfte/Momente F _Mn (t) und/oder davon abgeleitete Parameter PAR _Mn gespeichert sind, und die Auswerteeinheit, die ermittelten externen Kräfte/Momente F ext,wEn(t) und/oder davon abgeleitete Parameter PAR(F _ext,WEn (t)) mit den vorgegebenen Kräften/Momenten F _Mn (t) und/oder den Parametern PAR _Mn vergleicht und

Vergleichsergebnisse VE _n erzeugt, wobei die Steuereinheit derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass abhängig von den Vergleichsergebnissen VE _n vorbestimmte zugeordnete Operationen OPS(VE _n ) durch eine entsprechende Ansteuerung der Antriebseinheit ausgeführt werden, wobei die Zuordnungen OPS(VE _n ) ebenfalls auf der Speichereinheit gespeichert sind.

Vorteilhaft ist die Auswerteeinheit derart ausgeführt und eingerichtet, dass

unterschiedliche Beträge, Richtungen und/oder unterschiedliches Zeitverhalten der ermittelten Kräfte/Momente F _ext,WEn (t) bei der Ermittlung der Vergleichsergebnisse VE _n berücksichtigt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Robotergreifers zeichnet sich dadurch aus, dass die Auswerteeinheit derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass die je Wirkelement WE _n ermittelten Kräfte/Momente F _{ext WEn} (t) jeweils in eine Klasse K _{n h} einer Menge Fl von vorgegebenen Klassen Fl = {K _n,h } mit n = 1 , 2, ..., N und h = 1 , 2, ..., Fl als Klassifizierungsergebnis K _{n h} ^* klassifiziert werden; auf der Speichereinheit eine

Zuordnung aller Klassen K _n,h zu zugeordneten Operationen OPS(K _n,h ) gespeichert ist; und die Steuereinheit derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass abhängig von dem

Klassifizierungsergebnis K _n,h ^* vorbestimmte zugeordnete Operationen OPS(K _n,h ^* ) durch eine entsprechende Ansteuerung der Antriebseinheit ausgeführt werden. Dabei bezeichnet der Stern ( ^* ) ein aktuelles Klassifizierungsergebnis ermittelter Kräfte/Momente

F ext,WEn(t)

Vorteilhaft ist die Auswerteeinheit derart ausgeführt und eingerichtet, dass die

Klassifikation F _ext,WE n(t) in eine Klasse K _{n h} mittels Positionssensoren erfasste Positionen POSwEn(t) der Wirkelemente WE _n und/oder deren erste, zweite und/oder dritte

Zeitableitung berücksichtigt. Dies ermöglicht eine weitere verfeinerte Vorgabe

verschiedener externen Kräfte/Momente F _ex t _, wEn(t) und zugeordneter Operationen OPS _n .

Vorteilhaft ist die Auswerteeinheit derart ausgeführt und eingerichtet, dass

unterschiedliche Beträge, Richtungen und/oder unterschiedliches Zeitverhalten der ermittelten Kräfte/Momente F _ext,WEn (t) bei der Klassifizierung berücksichtigt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Robotergreifers zeichnet sich dadurch aus, dass der Robotergreifer weiterhin eine Schnittstelle zum Datenaustausch mit einer externen Steuereinheit aufweist, wobei an der Schnittstelle vorteilhaft bereitgestellt wird: seitens der Steuereinheit: ein aktueller Zustand des Robotergreifers, und/oder seitens der Steuereinheit: eine aktuelle Ansteuerung der Antriebseinheit, und/oder seitens der externen Steuereinheit: von dieser erzeugte Steuerdaten zur Ansteuerung der Antriebseinheit, und/oder seitens des Sensorsystems: ermittelte Kräfte/Momente F _ext,WEn (t), und/oder seitens der externen Steuereinheit: ein Soll-Zustand der Robotergreifers.

Vorteilhaft ist die Schnittstelle als Funkschnittstelle zum drahtlosen Datenaustausch mit der externen Steuereinheit ausgebildet. Vorteilhaft nutzt die Funkschnittstelle einen 5G- oder 6G-Standard zum Datenaustausch. Dieser ermöglicht insbesondere kurze

Latenzzeiten und kann daher kabelgebundene Verbindungen zu derartigen externen Steuereinheiten ersetzen.

Vorteilhaft weist der Robotergreifer weiterhin eine elektro-mechanische Schnittstelle auf, mittels der der Robotergreifer mechanisch und elektrisch an einen Roboter oder

Robotermanipulator lösbar-fest koppelbar ist.

Vorteilhaft weist der Robotergreifer weiterhin eine Anzeigeeinheit zur Anzeige des aktuellen Betriebsmodus des Robotergreifers und/oder eines aktuellen Zustands Robotergreifers und/oder einer aktuell ausgeführten Operation OPS/OPS(VE _n )/

OPS(K _n,h ^* ) auf.

Vorteilhaft weist der Robotergreifer weiterhin einen Taster oder Schalter zum Umschalten des aktuellen Betriebsmodus des Robotergreifers auf.

Die vorbestimmten Operationen OPS(VE _n ) umfassen vorteilhaft eine oder mehrere der Operationen aus folgender, nicht abschließender Liste:

es wird keine Operation oder Aktivität ausgeführt

Öffnen der Wirkelemente WE _n

Schließen der Wirkelemente WE _n

Versetzen Robotergreifers aus einem Ruhezustand in einen aktiven Zustand

Versetzen des Robotergreifers aus einem aktiven Zustand in einen Ruhezustand

Versetzen des Robotergreifers in den Lern-Betriebsmodus

Ermitteln eines Durchmessers eines gegriffenen oder zu greifenden Objekts

Versetzen des Robotergreifers in einen Betriebsmodus, in dem die Steuereinheit als Slave einer mit der Steuereinheit verbindbaren externen Master-Steuereinheit arbeitet

Versetzen des Robotergreifers in einen Betriebsmodus, in dem die Steuereinheit als Mastereinheit arbeitet

Ermitteln einer Greifkraft der Wirkelemente WE _n

Optimieren einer Greifkraft der Wirkelemente WE _n

Ändern eines aktuellen Betriebsmodus des Robotergreifers

Steuern einer graphischen Benutzeroberfläche einer Anzeigevorrichtung des

Robotergreifers oder einer externen Anzeigevorrichtung,

Erzeugen von Steuerdaten zur Ansteuerung der externen Steuereinheit und Bereitstellen dieser Steuerdaten an der Schnittstelle.

Vorteilhaft weist der Robotergreifer ein Gehäuse auf, in das die Antriebseinheit, der Abtriebsstrang, die Steuereinheit, das Sensorsystem, die Speichereinheit und die Auswerteeinheit integriert sind. Das Gehäuse wird vorteilhaft nur von der Wirkelementen WE _n überragt.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Roboter, einen Humanoiden oder einen Robotermanipulator mit einem Robotergreifer, wie vorstehend beschrieben. Der

Robotergreifer ist vorteilhaft am distalen Ende des Roboter Manipulators angeordnet. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines

Robotergreifers, der aufweist: zumindest eine Antriebseinheit zum Antrieb eines

Abtriebsstrangs mit einer Anzahl N von Wirkelementen WE _n , mit n = 1 , 2, N und N >

1 ; eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Antriebseinheit; eine Speichereinheit; ein mit der Steuereinheit verbundenes Sensorsystem mit einer Auswerteeinheit zur Ermittlung von Kräften/Momenten F _ext, wEn(t) , die extern auf die einzelnen Wirkelemente WE _n (103) ausgeübt werden; wobei die Steuereinheit auf vorbestimmte Kräfte/Momente F _ext,WEn (t), die extern auf die einzelnen Wirkelemente WE _n ausgeübt werden, die Antriebseinheit derart ansteuert, dass die Wirkelemente WE _n vorbestimmte zugeordnete Operationen OPS _n ausführen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens ist der

Robotergreifer zumindest in einen Lern-Betriebsmodus oder in einen weiteren

Betriebsmodus schaltbar, wobei die Operationen OPS _n nur in dem Lern-Betriebsmodus ausgeführt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass auf der Speichereinheit je Wirkelement WE _n eine Anzahl M _n vorgegebene zeitabhängige Kräfte/Momente F _Mn (t) und/oder davon abgeleitete Parameter PAR _Mn gespeichert sind, mit M _n > 0 (wobei der triviale Fall, dass für alle M _n = 0 gilt

ausgeschlossen sei) und die Auswerteeinheit, die die ermittelten externen

Kräfte/Momente F _ext,WEn (t) und/oder davon abgeleitete Parameter PAR(F _ext,WEn (t)) mit den vorgegebenen Kräften/Momenten F _Mn (t) und/oder den Parametern PAR _Mn vergleicht und Vergleichsergebnisse VE _n erzeugt; wobei die Steuereinheit abhängig von den

Vergleichsergebnissen VE _n vorbestimmte zugeordnete Operationen OPS(VE _n ) durch eine entsprechende Ansteuerung der Antriebseinheit ausgeführt, wobei die Zuordnungen OPS(VE _n ) ebenfalls auf der Speichereinheit gespeichert sind.

Vorteilhaft berücksichtigt die Auswerteeinheit unterschiedliche Beträge, Richtungen und/oder unterschiedliches Zeitverhalten der ermittelten Kräfte/Momente F _ext,WEn (t) bei der Ermittlung der Vergleichsergebnisse VE _n .

Eine vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Auswerteeinheit die je Wirkelement WE _n ermittelten Kräfte/Momente F ext,wEn(t) jeweils in eine Klasse K _n,h einer Menge Fl von vorgegebenen Klassen Fl = {K _n,h } mit n = 1 , 2, ..., N und h = 1 , 2, ..., Fl als Klassifizierungsergebnis K _n ,h* klassifiziert; wobei auf der Speichereinheit eine Zuordnung aller Klassen K _n,h zu zugeordneten Operationen OPS(K _n,h ) gespeichert ist, und die Steuereinheit abhängig von dem

Klassifizierungsergebnis K _n,h ^* vorbestimmte zugeordnete Operationen OPS(K _n,h ^* ) durch eine entsprechende Ansteuerung der Antriebseinheit ausgeführt.

Vorteilhaft berücksichtigt die Auswerteeinheit bei der Klassifikation von den ermittelten externen Kräften/Momenten F _ext, w _E n(t) in eine Klasse K _n,h mittels Positionssensoren erfasste Positionen POS _WE n(t) der Wirkelemente WE _n und/oder deren erste, zweite und/oder dritte Zeitableitung.

Vorteilhaft berücksichtigt die Auswerteeinheit unterschiedliche Beträge, Richtungen und/oder unterschiedliches Zeitverhalten der ermittelten Kräfte/Momente F _ext, w _E n(t) bei der Klassifizierung.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der Robotergreifer weiterhin eine Schnittstelle zum Datenaustausch mit einer externen Steuereinheit aufweist, wobei an der Schnittstelle bereitgestellt wird/werden: seitens der Steuereinheit: ein aktueller Zustand des Robotergreifers und/oder seitens der Steuereinheit: eine aktuelle Ansteuerung der Antriebseinheit und/oder seitens der externen Steuereinheit: von dieser erzeugte Steuerdaten zur Ansteuerung der

Antriebseinheit und/oder seitens des Sensorsystems: ermittelte Kräfte/Momente F _ext,WEn (t) und/oder seitens der externen Steuereinheit: ein Soll-Zustand der Robotergreifers.

Vorteilhaft weist der Robotergreifer eine Anzeigeeinheit aufweist, wobei auf der

Anzeigeeinheit ein aktuellen Betriebsmodus des Robotergreifers und/oder ein aktueller Zustand des Robotergreifers und/oder eine aktuell ausgeführte Operation

OPS/OPS(VE _n )/ OPS(K _n,h ^* ) angezeigt wird/werden.

Vorteilhaft umfassen die vorbestimmten Operationen OPS(VE _n ) eine oder mehrere der Operationen aus folgender, nicht abschließender Liste:

es wird keine Operation oder Aktivität ausgeführt

Öffnen der Wirkelemente WE _n

Schließen der Wirkelemente WE _n

Versetzen Robotergreifers aus einem Ruhezustand in einen aktiven Zustand Versetzen des Robotergreifers aus einem aktiven Zustand in einen Ruhezustand Versetzen des Robotergreifers in den Lern-Betriebsmodus

Ermitteln eines Durchmessers eines gegriffenen oder zu greifenden Objekts Versetzen des Robotergreifers in einen Betriebsmodus, in dem die Steuereinheit io

als Slave einer mit der Steuereinheit verbindbaren externen Master-Steuereinheit arbeitet

Versetzen des Robotergreifers in einen Betriebsmodus, in dem die Steuereinheit als Mastereinheit arbeitet

Ermitteln einer Greifkraft der Wirkelemente WE _n

Optimieren einer Greifkraft der Wirkelemente WE _n

Ändern eines aktuellen Betriebsmodus des Robotergreifers,

Steuern einer graphischen Benutzeroberfläche einer Anzeigevorrichtung des Robotergreifers oder einer externen Anzeigevorrichtung,

Erzeugen von Steuerdaten zur Ansteuerung der externen Steuereinheit und Bereitstellen dieser Steuerdaten an der Schnittstelle.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnungen - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen stark schematisierten Aufbau eines vorgeschlagenen

Robotergreifers und

Fig. 2 einen stark schematisierten Ablauf eines vorgeschlagenen Verfahrens

Fig. 1 zeigt einen stark schematisierten Aufbau eines vorgeschlagenen Robotergreifers 100, der als Parallelbackengreifer ausgeführt ist. Der Robotergreifer 100 umfasst: eine Antriebseinheit 101 , die vorliegend als Elektromotor mit einem nachgeschalteten Getriebe 1 10 ausgebildet ist und die zum Antrieb eines Abtriebsstrangs 102 mit einer Anzahl N=2 von Wirkelementen WE _{n=i ,} 2 103 (auch genannt: Greifbacken) dient. Die Antriebseinheit 101 treibt über den Antriebsstrang 102 die Wirkelemente WE _{n=1 2} 103 derart an, dass sie sich entweder aufeinander zu oder voneinander Wegbewegen und somit sich der Abstand der Wirkelemente WE _{n=1 2} 103 entsprechend ändert.

Der Parallelbackensgreifer weist weiterhin eine Steuereinheit 104 zur Steuerung der Antriebseinheit 101 und ein mit der Steuereinheit 104 verbundenes Sensorsystem zur Ermittlung von extern auf die einzelnen Wirkelemente WE _{n=1 2} aufgebrachten Kräften/Momenten F _ext , _{W E} n(t) , mit n = 1 , 2, N und N > 1 auf. Die Steuereinheit 104 ist weiterhin mit einer Speichereinheit 106 verbunden.

Das Sensorsystem umfasst vorliegend folgende Sensoren 105: einen Positionssensor zur Ermittlung einer Motorposition q _AE des Elektromotors, einen Stromsensor zur Ermittlung eines Motorstroms I _AE des Elektromotors sowie einen zwischen das Getriebe 1 10 und den Abtriebsstrang 102 geschalteten Drehmomentsensor zur Ermittlung des

Drehmoments T _AS im Abtriebsstrang 102. Die Messgrößen q _AE , I _AE und T _AS werden der

Auswerteeinheit 107 zur Ermittlung der externen aufgebracht Kräfte/Momente F _ext,WEn (t) übermittelt. Die von der Auswerteeinheit 107 Kräfte/Momente F _ext,WEn (t) werden ermittelten Steuereinheit 104 bereitgestellt.

Der Parallelbackengreifer 100 weist weiterhin eine Schnittstelle 1 1 1 für elektrische Energie sowie Steuersignale einer externen Steuereinheit auf. Die Schnittstelle 1 1 1 ist durch zumindest eine Signalleitung 1 12 und zumindest eine elektrische Leitung 1 13 mit der Steuereinheit 104 verbunden. Die elektrische Leitung 1 13 versorgt den Robotergreifer mit elektrischer Energie.

Wird der Parallelbackengreifer 100 beispielsweise als Effektor mit einem Manipulator eines Roboters verbunden, so werden über die Schnittstelle 1 1 1 beispielsweise

Steuersignale einer zentralen Steuereinheit des Roboters sowie elektrische Energie für den Parallelbackengreifer 100 bereitgestellt.

Die Ermittlung der auf die Wirkelemente WE _{n=1 2} 103a, 103b wirkenden externen

Kräfte/Momente F _ext , _We n=i _,2 (t) erfolgt in der Auswerteeinheit 107 vorteilhaft auf Basis eines vorgegebenen Dynamikmodells des Parallelbackengreifers 100. Weiterhin erfolgt die Ermittlung der externen Kräfte/Momente F _ext , _W en=i ,2(t) in der Steuereinheit 107 vorteilhaft unter Nutzung eines Störgrößenbeobachters.

Die Steuereinheit 104 ist vorliegend derart ausgeführt und eingerichtet, dass sie auf vorbestimmte Kräfte/Momente F _ext ,wen=i ,2(t) , die extern auf die einzelnen Wirkelemente WE _{n=i ,} 2 103 ausgeübt werden, derart reagiert, dass die Antriebseinheit 101 die

Wirkelemente WE _{n=i ,2} 103 derart ansteuert, dass die Wirkelemente WE„=I _,2 103 vorbestimmte zugeordnete Operationen OPS _{n=i ,2} ausführen, wobei vorliegend der Robotergreifer 100 zumindest in einen Lern-Betriebsmodus oder in einen weiteren Normal-Betriebsmodus schaltbar ist und vorstehend beschriebene Ansteuerung der Antriebseinheit und damit die Ausführung der Operationen OPS _n=i ,2 nur in dem Lern- Betriebsmodus erfolgen.

Auf der Speichereinheit 106 sind hierzu je Wirkelement WE _{n=i ,} 2 103 eine Anzahl M _n=i ,2 vorgegebene zeitabhängige Kräfte/Momente F _{Mn=i ,} 2(t) gespeichert. Die Auswerteeinheit 107 vergleicht die von der Auswerteeinheit 107 ermittelten externen Kräfte/Momente F _ext, w _{en=i ,} 2 (t) mit den vorgegebenen Kräften/Momenten F _{Mn=i ,} 2(t) und ermittelt

Vergleichsergebnisse VE _{n=i ,2} .

Die Steuereinheit 104 ist weiterhin derart ausgeführt und eingerichtet, dass abhängig von den ermittelten Vergleichsergebnissen VE _n vorbestimmte zugeordnete Operationen OPS(VE _n ) durch eine entsprechende Ansteuerung der Antriebseinheit 101 ausgeführt werden, wobei die Zuordnungen OPS(VE _n ) auf der Speichereinheit 106 gespeichert sind.

Fig. 2 zeigt einen stark schematisierten Ablauf eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Betrieb eines Robotergreifers 100, der aufweist: zumindest eine Antriebseinheit 101 zum Antrieb eines Abtriebsstrangs 102 mit einer Anzahl N von Wirkelementen WE _n 103, mit n = 1 , 2, ..., N und N > 1 , eine Steuereinheit 104 zur Ansteuerung der Antriebseinheit 101 ; eine Speichereinheit 106, ein mit der Steuereinheit 104 verbundenes Sensorsystem mit zumindest einem Sensor 105 und einer Auswerteeinheit 107. Das Verfahren umfasst folgende Schritte.

In einem Schritt 201 erfolgt ein Ermitteln von Kräften/Momenten F _ext, wEn(t) , die extern auf die einzelnen Wirkelemente WE _n 103 ausgeübt werden. In einem Schritt 202 erfolgt ein Vergleichen der ermittelten Kräfte/Momente F _ext,WEn (t) und/oder daraus abgeleiteter Parameter mit vorbestimmten Kräfte/Momente F _ext,WEn (t) ^* und/oder daraus abgeleiteten Parametern zur Ermittlung von Vergleichsergebnissen VE _n . In Schritt 203 erfolgt ein Ansteuern der Antriebseinheit 101 derart, dass die Wirkelemente WE _n 103 vorbestimmte zugeordnete Operationen OPS _n (VE _n ) ausführen.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele

eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der

Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa einer weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.

Bezugszeichenliste

100 Robotergreifer

101 Antriebseinheit

102 Abtriebsstrang

103, 103a, 103b Greiferbacken, Wirkelemente WE _n

104 Steuereinheit

105 Sensoren

106 Speichereinheit

107 Auswerteeinheit

1 10 Getriebe

1 1 1 Schnittstelle

1 12 Signalleitung

1 13 elektrische Leitung zur Energieversorgung des Robotergreifers

201 -203 Verfahrensschritte