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Title:
DETERMINING AN EXTERNAL WRENCH ON A ROBOT MANIPULATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/207782
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a robot manipulator (1) having a computing unit (3) and having a multiplicity of limbs connected to one another by means of joints, wherein the joints each have a torque sensor (5) and a position sensor (7), wherein the computing unit (3) is designed to calculate an inverse Jacobian matrix from the joint angles and to calculate a vectorial external wrench from the multiplication of this matrix by a vector of joint torques, wherein the robot manipulator (1) has an additional force and/or torque sensor (9), and the computing unit (3) is designed to determine a modified vectorial external wrench by replacing a respective corresponding entry of the vectorial external wrench with the force and/or torque captured by the additional force and/or torque sensor (9) or combining it with the force and/or torque captured by the additional force and/or torque sensor (9) in data fusion.

Inventors:
SPENNINGER ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/058549
Publication Date:
October 06, 2022
Filing Date:
March 31, 2022
Export Citation:
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Assignee:
FRANKA EMIKA GMBH (DE)
International Classes:
B25J13/08; B25J9/16
Domestic Patent References:
WO2020030272A12020-02-13
Foreign References:
DE202019102429U12019-06-05
DE102018114644B32019-09-19
Attorney, Agent or Firm:
RÖSLER, Frank (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Robotermanipulator (1 ) mit einer Recheneinheit (3) und mit einer Vielzahl von durch Gelenke miteinander verbundenen Gliedern, wobei die Gelenke jeweils einen

Drehmomentsensor (5) und einen Positionssensor (7) aufweisen, wobei die Recheneinheit (3) dazu ausgeführt ist, aus den durch die Positionssensoren (7) erfassten aktuellen Gelenkwinkeln eine invertierte Jacobimatrix zu berechnen und aus der Multiplikation der invertierten Jacobimatrix mit einem Vektor aus den durch die Drehmomentsensoren (5) erfassten aktuellen Gelenkmomenten einen vektoriellen externen Kraftwinder zu berechnen, wobei der Robotermanipulator (1) einen zusätzlichen Kraft- und/oder Drehmomentsensor (9) aufweist und die Recheneinheit (3) dazu ausgeführt ist, einen modifizierten vektoriellen externen Kraftwinder zu ermitteln, indem ein jeweiliger entsprechender Eintrag des vektoriellen externen Kraftwinders durch die/das vom zusätzlichen Kraft- und/oder

Drehmomentsensor (9) erfasste Kraft und/oder Moment ersetzt wird oder mit der/dem vom zusätzlichen Kraft- und/oder Drehmomentsensor (9) erfasste/n Kraft und/oder Moment in Datenfusion kombiniert wird. 2. Robotermanipulator (1) nach Anspruch 1, wobei am Robotermanipulator (1) genau ein zusätzlicher Kraft- und/oder Drehmomentsensor (9) angeordnet ist.

3. Robotermanipulator (1) nach Anspruch 2, wobei der zusätzliche Kraft- und/oder Drehmomentsensor (9) dazu ausgeführt ist, höchstens eine Kraft und höchstens ein Moment zu erfassen.

4. Robotermanipulator (1) nach Anspruch 3, wobei der zusätzliche Kraft- und/oder Drehmomentsensor (9) an einem Endeffektor oder an einer Basis des Robotermanipulator (1) angeordnet ist.

5. Robotermanipulator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Datenfusion eine komplementäre Frequenz- Filterung umfasst. 6. Robotermanipulator (1) nach Anspruch 5, wobei die Recheneinheit (3) dazu ausgeführt ist, hohe Frequenzen der Werte des zusätzlichen Kraft- und/oder Drehmomentsensors (9), und für zumindest eine entsprechende Komponente des vektoriellen externen Kraftwinders, relativ dazu niedrige Frequenzen der jeweiligen entsprechenden Komponente des ermittelten vektoriellen externen Kraftwinders zu kombinieren.

7. Robotermanipulator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Datenfusion eine Kalman-Filterung umfasst.

8. Robotermanipulator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit (3) dazu ausgeführt ist, eine Kollisionsdetektion auf Basis eines Vergleichs der Werte des zusätzlichen Kraft- und/oder Drehmomentsensors (9) mit den entsprechenden Komponenten des ermittelten externen Kraftwinders auszuführen.

9. Robotermanipulator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit (3) dazu ausgeführt ist, auf Basis eines Vergleichs der Werte des zusätzlichen Kraft- und/oder Drehmomentsensors (9) mit den entsprechenden Komponenten des ermittelten externen Kraftwinders eine von einem Anwender während eines manuellen Führens des Robotermanipulators (1) gewünschte Kraft oder ein gewünschtes Moment durch den Robotermanipulator (1) auf ein Objekt der Umgebung zu ermitteln und abzuspeichern.

10. Verfahren zum Ermitteln eines modifizierten vektoriellen externen Kraftwinders an einem Robotermanipulator (1), aufweisend die Schritte:

- Erfassen (S1) von Gelenkwinkeln durch jeweilige Positionssensoren (7) an Gelenken des Robotermanipulators (1) und Erfassen von an den Gelenken anliegenden Momenten durch jeweilige Drehmomentsensoren (5) an den Gelenken,

- Ermitteln (S2) einer invertierten Jacobimatrix aus den erfassten Gelenkwinkeln und Multiplizieren der invertierten Jacobimatrix mit dem Vektor aus den erfassten Gelenkmomenten zum Berechnen eines vektoriellen externen Kraftwinders,

- Ermitteln (S3) eines modifizierten vektoriellen externen Kraftwinders, indem ein jeweiliger entsprechender Eintrag des vektoriellen externen Kraftwinders durch die/das von einem zusätzlich am Robotermanipulator (1) angeordneten Kraft- und/oder Drehmomentsensor (5) ermittelte Kraft und/oder Moment ersetzt wird oder mit der/dem vom zusätzlichen Kraft- und/oder Drehmomentsensor (9) erfassten Kraft und/oder Moment in Datenfusion miteinander kombiniert wird.

Description:
Ermitteln eines externen Kraftwinders an einem Robotermanipulator Die Erfindung betrifft einen Robotermanipulator mit einer Recheneinheit, sowie ein

Verfahren, jeweils zum Ermitteln eines modifizierten vektoriellen externen Kraftwinders an einem solchen Robotermanipulator.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Genauigkeit der Ermittlung eines externen Kraftwinders an einem Robotermanipulator ohne große damit verbundene Kostensteigerungen zu verbessern.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Robotermanipulator mit einer Recheneinheit und mit einer Vielzahl von durch Gelenke miteinander verbundenen Gliedern, wobei die Gelenke jeweils einen Drehmomentsensor und einen Positionssensor aufweisen, wobei die Recheneinheit dazu ausgeführt ist, aus den durch die Positionssensoren erfassten aktuellen Gelenkwinkeln eine invertierte Jacobimatrix zu berechnen und aus der Multiplikation der invertierten Jacobimatrix mit einem Vektor aus den durch die Drehmomentsensoren erfassten aktuellen Gelenkmomenten einen vektoriellen externen Kraftwinder zu berechnen, wobei der Robotermanipulator einen zusätzlichen Kraft- und/oder Drehmomentsensor aufweist und die Recheneinheit dazu ausgeführt ist, einen modifizierten vektoriellen externen Kraftwinder zu ermitteln, indem ein jeweiliger entsprechender Eintrag des vektoriellen externen Kraftwinders durch die/das vom zusätzlichen Kraft- und/oder Drehmomentsensor erfasste Kraft und/oder Moment ersetzt wird oder mit der/dem vom zusätzlichen Kraft- und/oder Drehmomentsensor erfasste/n Kraft und/oder Moment in Datenfusion kombiniert wird.

Der externe Kraftwinder gibt an, welche externen Kräfte und/oder Momente auf den Robotermanipulator wirken. Davon ausgenommen ist insbesondere die Schwerkraft sowie Trägheitskräfte. Ein externer Kraftwinder ist beispielsweise dann ungleich null, wenn der Robotermanipulator gegen ein Objekt in der Umgebung des Robotermanipulators drückt.

Die Recheneinheit ist in jedem Fall mit den jeweiligen Drehmomentsensoren und Positionssensoren verbunden und erhält von diesen Sensoren kontinuierlich einen Datenstrom mit den aktuellen Messwerten oder modifizierten Messwerten. Modifizierte Messwerte werden dann von den jeweiligen Sensoren erhalten, wenn ein jeweiliger Sensor beispielsweise bereits einen Frequenzfilter auf die rohen Sensordaten anwendet. Nicht notwendigerweise ist jedoch die Recheneinheit am Robotermanipulator selbst angeordnet, kann dies jedoch sein. Bevorzugt ist die Recheneinheit in einer Basis des Robotermanipulators oder physisch unweit der Basis angeordnet und mit der Basis des Robotermanipulators verbunden.

Die invertierte Jacobimatrix ist als Pseudoinvertierte der Jacobimatrix dann zu berechnen, wenn ein Robotermanipulator mit redundanten Freiheitsgraden verwendet wird. Dann können sich insbesondere die Glieder des Robotermanipulators in einem Nullraum so bewegen, sodass zwar die Pose des Robotermanipulators verändert wird, nicht aber insbesondere eine Position des Endeffektors des Robotermanipulators.

In jedem Fall wird im obigen und im folgenden Text vereinfacht auch dann nur die Invertierte der Jacobimatrix als Begriff verwendet, auch wenn die Invertierte der Transponierten der Jacobimatrix anzuwenden ist. Da die Transposition der Jacobimatrix jedoch keinen eigentlichen Rechenschritt darstellt sondern lediglich von Konvention abhängig ist, wird darauf nicht an jeder Stelle speziell eingegangen.

Die Jacobimatrix ist unmittelbar eine Funktion von einer aktuellen Pose des Robotermanipulators, das heißt von den Gelenkwinkeln. Für jeden aktuellen Zustand des Robotermanipulators kann eine aktuelle Jacobimatrix berechnet werden und damit eine invertierte Jacobimatrix.

Durch eine Matrix-Vektor Multiplikation der Invertierten der Transponierten der Jacobimatrix mit dem Vektor aus den zugehörigen Gelenkmomenten, die von den Drehmomenten so erfasst werden, wird der externe Kraftwinder erhalten.

Der externe Kraftwinder weist insbesondere sechs Komponenten auf, wovon die ersten drei Komponenten Kräfte in einem kartesischen Koordinatensystem angeben und wovon die weiteren drei Komponenten Momente um die Achsen des kartesischen Koordinatensystems angeben.

Um einen solchen externen Kraftwinder mit einem bestimmten Bezugspunkt am Robotermanipulator zu ermitteln, ist die (Pseudo-)inverse der transformierten Jacobimatrix erforderlich. Aus der bekannten Geometrie der Glieder des Robotermanipulators sowie dem vorgegebenen Bezugspunkt am Robotermanipulator und den ermittelten Gelenkwinkeln ist eine jeweils aktuelle Jacobimatrix ermittelbar. Die Pseudoinverse (anstelle der Inversen selbst) der Jacobimatrix ist insbesondere dann erforderlich, wenn es sich bei dem Robotermanipulator um einen redundanten Robotermanipulator handelt, das heißt, dass zumindest zwei der die Glieder verbindenden Gelenke zueinander redundante Freiheitsgrade aufweisen. In einem redundanten Robotermanipulator können insbesondere Glieder des Robotermanipulators bewegt werden, ohne dass sich eine Orientierung und eine Position des Endeffektors des Robotermanipulators bewegen würde. Die Jacobimatrix verknüpft grundsätzlich die Winkelgeschwindigkeiten an den Gelenken zu der translatorischen und rotatorischen Geschwindigkeit an einem beliebigen Punkt, insbesondere dem Endeffektor des Robotermanipulators. Prinzipiell ist es jedoch unerheblich, ob tatsächlich Geschwindigkeiten betrachtet werden; so kann die Jacobimatrix auch für den Zusammenhang zwischen den Momenten an den Gelenken und den Kräften und Momenten an dem Bezugspunkt verwendet werden.

Die Transponierte der Jacobimatrix /, nämlich J T , vermittelt zwischen dem externen Kraftwinder F ext zu dem möglichen Zusatzmoment t im Gelenkraum wie folgt: t = J T F ext

Nach Umstellung dieser Gleichung mit Hilfe der Pseudoinversen der Transponierten von / (welche sich für einen nicht-redundanten Robotermanipulator auf die analytisch berechenbare „Inverse“ reduziert) bezeichnet als (J T ) # , gilt:

F«„ = (J T f t

Der externe Kraftwinder ist grundsätzlich nur für seinen Bezugspunkt gültig. Der Bezugspunkt bestimmt unmittelbar die Komponenten der Jacobimatrix. Bevorzugt ist der Bezugspunkt auf ein Endeffektorkoordinatensystem, insbesondere dessen Ursprung, bezogen. Ein Ursprung eines Endeffektorkoordinatensystems als Bezugspunkt weist insbesondere den Vorteil auf, dass die zumindest eine Komponente des externen Kraftwinders mit Bezug auf den Endeffektor ermittelt werden. Mit einer entsprechenden Koordinatensystemtransformation zur Notation des externen Kraftwinders ebenfalls in das Endeffektorkoordinatensystem wird ein externer Kraftwinder erhalten.

Die Genauigkeit der Komponenten des ermittelten externen Kraftwinders ist daher limitiert durch die Genauigkeit der Werte der Drehmomentsensoren sowie der Positionssensoren. Besonders in singulären Posen des Robotermanipulators oder bei anderen Störungen können hier auch größere Fehler im ermittelten Vektor des externen Kraftwinders auftreten.

Indem erfindungsgemäß ein modifizierter vektorieller Kraftwinder ermittelt wird, kann die ermittelte externe Kraft und/oder das ermittelte externe Moment in bestimmten Richtungen (Komponenten des Kraftwinders), die für eine gewisse Anwendung oder Gruppe von Anwendungen am wichtigsten sind, verbessert werden. Hierzu wird eine unmittelbare Messung eines zusätzlichen, am Robotermanipulator angeordneten, Kraft- und/oder Drehmomentsensors verwendet. Die zusätzliche Messung kann wiederum wie oben beschrieben bereits im zusätzlichen Kraft- und/oder Drehmomentsensor elementar aufbereitet werden, beispielsweise durch einen Frequenzfilter oder Rauschunterdrückung. Einerseits kann dabei die unmittelbare Messung die mithilfe der Jacobimatrix erhaltene Schätzung durch Ersetzen einer jeweiligen Komponente verbessern, alternativ dazu ist es möglich, dass die unmittelbare Messung durch Datenfusion als Ergänzung zur Schätzung auf Basis der Jacobimatrix dient.

Es ist daher eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass die Schätzung des externen Kraftwinders auf Basis der Gelenkwinkel und auf Basis der Drehmomente an den Gelenken in Richtungen von besonders hohem Interesse für die Bestimmung eines externen Kraftvektors oder eines externen Momentenvektors verbessert wird. Während zusätzliche Kraft- und/oder Momenten-Sensoren grundsätzlich sehr teuer sind, muss durch den beschriebenen Aufbau nur in sehr wenigen Richtungen eine zusätzliche Kraft- und/oder Momentenmessung vorliegen, um die Schätzung des externen Kraftwinders wesentlich zu verbessern. Ein solcher modifizierter vektorieller externer Kraftwinder kann dann für eine Vielzahl weiterer Funktionen verwendet werden, insbesondere eine Kollisionsdetektion, eine Kraftregelung, eine Impedanzregelung und vieles mehr.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist am Robotermanipulator genau ein zusätzlicher Kraft- und/oder Drehmomentsensor angeordnet.

Gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der zusätzliche Kraft- und/oder Drehmomentsensor dazu ausgeführt, höchstens eine Kraft und höchstens ein Moment zu erfassen. Beispielsweise ist der zusätzliche Kraft- und/oder Drehmomentsensor dazu ausgeführt, nur eine Kraft in Vortriebsrichtung des Endeffektors zu ermitteln. Alternativ dazu ist beispielsweise der zusätzliche Kraft- und/oder Drehmomentsensor dazu ausgeführt, nur ein Moment um eine Vortriebsrichtung des Endeffektors zu ermitteln. Gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der zusätzliche Kraft- und/oder Drehmomentsensor an einem Endeffektor oder an einer Basis des Robotermanipulators angeordnet. Insbesondere die Anordnung an einem Endeffektor des Robotermanipulators verbessert die Schätzung des externen Kraftwinders erheblich.

Gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Datenfusion eine komplementäre Frequenz- Filterung. Die komplementäre Frequenz- Filterung filtert insbesondere das Signal eines Kanals mit einem Tiefpassfilter, während es das Signal eines anderen Kanals mit einem Hochpassfilter so filtert, dass die Kombination des Tiefpassfilters und des Hochpassfilters für alle Frequenzen eine Amplitudenverstärkung von 1 (= 0 dB) ergibt. Dann werden der Tiefpassfilters und der Hochpassfilter als komplementär zueinander bezeichnet. Liegt auf dem ersten Kanal beispielsweise ein sehr zuverlässiges Signal in tiefen Frequenzen, jedoch sehr großes Rauschen in hohen Frequenzen vor, können die Anteile des ersten Signals in tiefen Frequenzen verwendet werden und mit den hochfrequenten Anteilen des zweiten Signals kombiniert werden, wenn das zweite Signal in hohen Frequenzen eine bessere Qualität als das erste Signal aufweist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, hohe Frequenzen der Werte des zusätzlichen Kraft- und/oder Drehmomentsensors, und für zumindest eine entsprechende Komponente des vektoriellen externen Kraftwinders, relativ dazu niedrige Frequenzen der jeweiligen entsprechenden Komponente des ermittelten vektoriellen externen Kraftwinders zu kombinieren. Dadurch, dass die Drehmomentsensoren naturgemäß mit einem gewissen Hebelarm über die Glieder miteinander verbunden sind, können Strukturschwingungen und elektrische Rauschanteile insbesondere in singulären Posen oder in Posen nahe einer Singularität des Robotermanipulators besonders in hohen Frequenzen unerwünschte Anteile auf den gemessenen Drehmomenten der Gelenke aufbringen.

Diese Ausführungsform trägt diesem Umstand insoweit Rechnung, als dass die hohen Frequenzen der Signale der Drehmomentsensoren an den Gelenken abgeschwächt werden und dafür die hohen Frequenzen in den Werten des zusätzlichen Kraft- und/oder Drehmomenten-Sensors am Robotermanipulator verwendet werden.

Gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Datenfusion eine Kalman-Filterung. Die Verwendung einer Kalman-Filterung weist in diesem Zusammenhang besondere Eigenheiten auf: Der Kalman-Filter wird hierbei dazu verwendet, um Signale prinzipiell gleicher Kategorie miteinander zu kombinieren. Die Trägheit des Kalman-Filters sowie die Kombination der Eingangssignale werden verwendet, um Rauschanteile zu vermindern. Es ist daher bei der Verwendung der Kalman-Filterung für einen ausreichend beobachtbaren Teil in seiner C-Matrix zu achten und dieser entsprechend anzupassen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, eine Kollisionsdetektion auf Basis eines Vergleichs der Werte des zusätzlichen Kraft- und/oder Drehmomentsensors mit den entsprechenden Komponenten des ermittelten externen Kraftwinders auszuführen. Insbesondere dann, wenn die Werte des zusätzlichen Kraft- und/oder Drehmomentsensors gegenüber der entsprechenden (zugehörigen) Komponente im ermittelten externen Kraftwinder voneinander stark abweichen, könnte eine Kollision vorliegen. Dies ist insbesondere dann ideal zu ermitteln, wenn der zusätzliche Kraft- und/oder Drehmomentsensor an einer Stelle am Robotermanipulator platziert wird, die direkt mit dem kollidierenden Objekt in Kontakt steht.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, auf Basis eines Vergleichs der Werte des zusätzlichen Kraft- und/oder Drehmomentsensors mit den entsprechenden Komponenten des ermittelten externen Kraftwinders eine von einem Anwender während eines manuellen Führens des Robotermanipulators gewünschte Kraft oder ein gewünschtes Moment durch den Robotermanipulator auf ein Objekt der Umgebung zu ermitteln und abzuspeichern. Die oben genannte Kollisionsdetektion kann auch dazu verwendet werden, um das Einlernen vom gewünschten Kräften und/oder Momenten, die nach dem Wunsch des Anwenders vom Robotermanipulator auf ein Objekt in der Umgebung des Robotermanipulators wirken sollen, auszuführen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines modifizierten vektoriellen externen Kraftwinders an einem Robotermanipulator, aufweisend die Schritte:

- Erfassen von Gelenkwinkeln durch jeweilige Positionssensoren an Gelenken des Robotermanipulators und Erfassen von an den Gelenken anliegenden Momenten durch jeweilige Drehmomentsensoren an den Gelenken,

- Ermitteln einer invertierten Jacobimatrix aus den erfassten Gelenkwinkeln und Multiplizieren der invertierten Jacobimatrix mit dem Vektor aus den erfassten Gelenkmomenten zum Berechnen eines vektoriellen externen Kraftwinders, - Ermitteln eines modifizierten vektoriellen externen Kraftwinders, indem ein jeweiliger entsprechender Eintrag des vektoriellen externen Kraftwinders durch die/das von einem zusätzlich am Robotermanipulator angeordneten Kraft- und/oder Drehmomentsensor ermittelte Kraft und/oder Moment ersetzt wird oder mit der/dem vom zusätzlichen Kraft- und/oder Drehmomentsensor erfassten Kraft und/oder Moment in Datenfusion miteinander kombiniert wird.

Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Robotermanipulator vorstehend gemachten Ausführungen.

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

Es zeigen:

Fig. 1: Ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2: Einen Robotermanipulator, an dem das Verfahren nach Fig. 1 ausgeführt wird.

Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.

Fig. 1 zeigt ein Verfahren zum Ermitteln eines modifizierten vektoriellen externen Kraftwinders an einem Robotermanipulator 1, wie in Fig. 2 gezeigt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Erfassen S1 von Gelenkwinkeln durch jeweilige Positionssensoren 7 an Gelenken des Robotermanipulators 1 und Erfassen von an den Gelenken anliegenden Momenten durch jeweilige Drehmomentsensoren 5 an den Gelenken.

- Ermitteln S2 einer Invertierten der Transponierten der Jacobimatrix als aus den erfassten Gelenkwinkeln, und Multiplizieren der Invertierten der Transponierten Jacobimatrix mit dem Vektor aus den erfassten Gelenkmomenten t zum Berechnen eines vektoriellen externen Kraftwinders F ext , das heißt über:

Fext = (/ T ) _1 t, und

- Ermitteln S3 eines modifizierten vektoriellen externen Kraftwinders, indem ein jeweiliger entsprechender Eintrag des vektoriellen externen Kraftwinders F ext durch die von einem zusätzlich am Robotermanipulator angeordneten Kraftsensor 9 ermittelte Kraft ersetzt wird, wobei der zusätzliche Kraftsensor 9 am Endeffektor angeordnet ist und nur eine Kraft in Vortriebsrichtung des Endeffektors ( F z ) add ermitteln kann. Dabei wird der oben ermittelte externe Kraftwinder Grunde gelegt. Die geschätzte Komponente F z dieses externen Kraftwinders wird dann durch die direkte Messung ( z)add des zusätzlichen Kraftsensors 9 ersetzt, sodass der modifizierte vektorielle externe Kraftwinder erhalten wird:

F

Py ißz)add ißext)mod ~ ( M. )

M y.

M z

Die bzgl. der Fig. 1 erwähnten Bezugszeichen, die insbesondere den Robotermanipulator und dessen Aufbau betreffen, sind der Fig. 2 zu entnehmen.

Fig. 2 zeigt den Robotermanipulator 1, der im Verfahren nach Fig. 1 verwendet wird. Der Robotermanipulator 1 weist eine Recheneinheit 3 in seinem Sockel auf. An allen

Gelenken des Robotermanipulators 1, die Glieder miteinander beweglich verbinden, sind Drehmomentsensoren 5 und Positionssensoren 7 angeordnet. Ein zusätzlicher Kraft sensor 9 ist am Endeffektor des Robotermanipulators 1 angeordnet. Mittels entsprechender Berechnungen der Recheneinheit 3 wird am Robotermanipulator 1 das in der Fig. 1 genannte Verfahren ausgeführt.

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 weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.

Bezugszeichenliste 1 Robotermanipulator

3 Recheneinheit

5 jeweiliger Drehmomentsensor

7 jeweiliger Positionssensor

9 zusätzlicher Kraft- und/oder Drehmomentsensor

51 Erfassen

52 Ermitteln

53 Ermitteln