Verfahren und System zum Steuern eines Roboters

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und System zum Steuern eines Roboters zur Durchführung einer Aufgabe, bezüglich der der Roboter redundant ist. Weist ein Roboter mehr Freiheitsgrade auf als eine Aufgabe erfordert, ist er bezüglich dieser Aufgabe redundant. So kann beispielsweise ein Roboterarm mit mehr als sieben Bewegungsachsen oder auch ein mobiler Roboter mit einer verfahrbaren Plattform und einem sechsachsigen Roboterarm im Allgemeinen eine vorgegebene dreidimensionale Position und Orientierung eines Endeffektors in unendlich vielen Roboterposen realisieren. Gleichermaßen kann beispielsweise ein sechsachsiger

Roboterarm eine vorgegebene dreidimensionale Position eines beliebig orientierbaren Endeffektors in unendlich vielen Pose realisieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Steuerung von Robotern zur

Durchführung von Aufgaben zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 5 gelöst. Ansprüche 1 1 , 12 stellen ein System bzw. Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung werden zum Steuern eines Roboters zur Durchführung einer Aufgabe, bezüglich der der Roboter redundant ist, für ein oder mehr Paare aus (je) zwei Bewegungsachsen des Roboters (jeweils) eine Verstellung einer ersten dieser beiden Achsen und eine Verstellung einer zweiten dieser beiden Achsen in Abhängigkeit von einer Betriebsmodus-Vorgabe derart vorgegeben, dass

- beide Achsen zur Durchführung dieser Aufgabe verstellbar sind bzw. verstellt werden dürfen, insbesondere verstellt werden, und die Verstellung der ersten Achse gegenüber der Verstellung der zweiten Achse priorisiert wird, wenn ein erster Betriebsmodus vorgegeben ist, und - beide Achsen zur Durchführung dieser Aufgabe verstellbar sind bzw. verstellt werden dürfen, insbesondere verstellt werden, und die Verstellung der zweiten Achse gegenüber der Verstellung der ersten Achse priorisiert wird, wenn ein zweiter Betriebsmodus vorgegeben ist. Hierdurch können in einer Ausführung die (je) zwei Achsen vorteilhaft

situationsgerecht genutzt werden.

Wie bereits einleitend erläutert, ist ein Roboter bezüglich einer Aufgabe redundant, wenn er die Aufgabe in mehreren, insbesondere in unendlich vielen verschiedenen, Posen durchführen kann und/oder mehr Freiheitsgrade aufweist als die Aufgabe (erfordert), insbesondere also wenn gilt: & _d = J q mit der Aufgabe & _d e und den

Freiheitsgraden bzw. (Verstellungen der) Bewegungsachsen e 9T ^>m .

Die Aufgabe kann mehrere, insbesondere hierarchisierte, Teilaufgaben aufweisen, beispielsweise das Abfahren einer vorgegebenen Bahn eines Endeffektors und das Vermeiden von Kollisionen dabei oder dergleichen. Die beiden Achsen des bzw. eines Paares können (kinematisch bzw. strukturell) benachbarte Achse sein. Gleichermaßen können zwischen den beiden Achsen (kinematisch bzw. strukturell) auch eine oder mehrere Achsen des Roboters angeordnet sein. Eine Achse des Roboters kann zugleich eine Achse von zwei oder mehr Paaren aus (je) zwei Bewegungsachsen im Sinne der vorliegenden Erfindung sein.

In einer Ausführung weist eine (zulässige, insbesondere durchgeführte) relative oder absolute Verstellung einer Achse einen größeren Wert als eine (zulässige bzw.

durchgeführte) relative bzw. absolute Verstellung einer anderen Achse auf, wenn bzw. indem die Verstellung der einen Achse gegenüber der Verstellung der anderen Achse priorisiert wird, wobei eine absolute Verstellung einer Achse insbesondere ein

Stellweg und/oder eine Geschwindigkeit der Achse, insbesondere dessen bzw. deren Betrag, und eine relative Verstellung einer Achse insbesondere ein Stellweg bzw. dessen Betrag und/oder eine Geschwindigkeit der Achse bzw. deren Betrag dividiert durch einen Referenzwert, insbesondere eine(n) maximal( möglich- bzw. zulässig)e(n) Stellweg bzw. Geschwindigkeit, der Achse bezeichnet. Mit anderen Worten kann eine Achse stärker verstellt werden bzw. wird stärker verstellt als eine andere Achse, wenn bzw. indem die Verstellung der einen Achse gegenüber der Verstellung der anderen Achse priorisiert wird. In einer Ausführung wird eine Verstellung einer Achse

gegenüber einer Verstellung einer anderen Achse priorisiert, indem die Verstellung der einen Achse in einem Gütekriterium einer Optimierung, mithilfe der die

Verstellungen vorgegeben werden, stärker gewichtet wird.

In einer Ausführung weist in dem ersten Betriebsmodus die Verstellung der ersten Achse einen ersten Betrag und die Verstellung der zweiten Achse einen,

insbesondere kleineren, zweiten Betrag und in dem zweiten Betriebsmodus die

Verstellung der ersten Achse einen Betrag, der kleiner als der erste und/oder zweite Betrag ist, und/oder die Verstellung der zweiten Achse einen, insbesondere größeren, Betrag auf, der größer als der erste und/oder zweite Betrag ist. Mit anderen Worten wird in dem zweiten Betriebsmodus die Verstellung der ersten Achse gegenüber (der Verstellung der ersten Achse in) dem ersten Betriebsmodus verringert und/oder die Verstellung der zweiten Achse gegenüber (der Verstellung der zweiten Achse in) dem ersten Betriebsmodus vergrößert.

In einer Ausführung sind beide Achsen des bzw. eines oder mehrerer der Paare(s) (jeweils) zur Durchführung der Aufgabe verstellbar bzw. dürfen verstellt werden, werden insbesondere verstellt, wobei die Verstellung der ersten Achse gegenüber der Verstellung der zweiten Achse stärker priorisiert wird als in dem ersten Betriebsmodus, wenn ein dritter Betriebsmodus vorgegeben ist. Mit anderen Worten wird in dem dritten Betriebsmodus die Verstellung der ersten Achse gegenüber (der Verstellung der ersten Achse in) dem ersten Betriebsmodus vergrößert.

Zusätzlich oder alternativ sind in einer Ausführung beide Achsen des bzw. eines oder mehrere der Paare (jeweils) zur Durchführung der Aufgabe verstellbar bzw. dürfen verstellt werden, werden insbesondere verstellt, wobei die Verstellung der zweiten Achse gegenüber der Verstellung der ersten Achse stärker priorisiert wird als in dem zweiten Betriebsmodus, wenn ein vierter Betriebsmodus vorgegeben ist. Mit anderen Worten wird in dem vierten Betriebsmodus die Verstellung der zweiten Achse gegenüber (der Verstellung der zweiten Achse in) dem zweiten Betriebsmodus vergrößert. Hierdurch können in einer Ausführung die (je) zwei Achsen noch vorteilhafter situationsgerecht genutzt werden.

Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung eine Verstellung wenigstens einer dritten Bewegungsachse des Roboters in Abhängigkeit von der Betriebsmodus-

Vorgabe derart vorgegeben, dass

- die dritte Achse zur Durchführung der Aufgabe verstellbar ist bzw. verstellt werden darf, insbesondere verstellt wird, und die Verstellung der dritten Achse gegenüber der Verstellung der ersten Achse priorisiert wird, wenn eine erste Variante des ersten Betriebsmodus und/oder eine erste Variante des dritten Betriebsmodus vorgegeben ist; und/oder

- die dritte Achse zur Durchführung der Aufgabe verstellbar ist bzw. verstellt werden darf, insbesondere verstellt wird, und die Verstellung der ersten Achse und zweiten Achse gegenüber der Verstellung der dritten Achse priorisiert wird, wenn eine zweite Variante des ersten Betriebsmodus und/oder eine zweite Variante des dritten Betriebsmodus vorgegeben ist; und/oder

- die dritte Achse zur Durchführung der Aufgabe verstellbar ist bzw. verstellt werden darf, insbesondere verstellt wird, und die Verstellung der ersten Achse gegenüber der Verstellung der dritten Achse und die Verstellung der dritten Achse gegenüber der Verstellung der zweiten Achse priorisiert wird, wenn eine dritte Variante des ersten Betriebsmodus und/oder eine dritte Variante des dritten Betriebsmodus vorgegeben ist;

und/oder dass

- die dritte Achse zur Durchführung der Aufgabe verstellbar ist bzw. verstellt werden darf, insbesondere verstellt wird, und die Verstellung der dritten Achse gegenüber der Verstellung der zweiten Achse priorisiert wird, wenn eine erste Variante des zweiten Betriebsmodus und/oder eine erste Variante des vierten Betriebsmodus vorgegeben ist; und/oder

- die dritte Achse zur Durchführung der Aufgabe verstellbar ist bzw. verstellt werden darf, insbesondere verstellt wird, und die Verstellung der zweiten Achse und ersten Achse gegenüber der Verstellung der dritten Achse priorisiert wird, wenn eine zweite Variante des zweiten Betriebsmodus und/oder eine erste Variante des vierten Betriebsmodus vorgegeben ist; und/oder - die dritte Achse zur Durchführung der Aufgabe verstellbar ist bzw. verstellt werden darf, insbesondere verstellt wird, und die Verstellung der zweiten Achse

gegenüber der Verstellung der dritten Achse und die Verstellung der dritten Achse gegenüber der Verstellung der ersten Achse priorisiert wird, wenn eine dritte Variante des zweiten Betriebsmodus und/oder eine erste Variante des vierten Betriebsmodus vorgegeben ist.

Hierdurch können in einer Ausführung die wenigstens drei Achsen vorteilhaft situationsgerecht genutzt werden.

Zusätzlich oder alternativ zu dem hier beschriebenen Aspekt der unterschiedlichen Priorisierung von Achsen in verschiedenen Betriebsmodi bzw. Varianten wird nach einer Ausführung bzw. einem (weiteren) Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Steuern eines bzw. des Roboters zur Durchführung einer bzw. der Aufgabe, bezüglich der der Roboter redundant ist, für eine oder mehrere ausgewählte Bewegungsachse(n) des Roboters (jeweils) eine Verstellung in Abhängigkeit von einer Betriebsmodus- Vorgabe derart vorgegeben, dass zur Durchführung dieser Aufgabe

- diese Achse von der Aufgabe unabhängig verstellbar ist bzw. verstellt werden darf, insbesondere verstellt wird, oder gesperrt ist bzw. wird, wenn ein reduzierter Betriebsmodus vorgegeben ist; und

- zur Durchführung dieser Aufgabe verstellbar ist bzw. verstellt werden darf,

insbesondere verstellt wird, wenn ein von diesem reduzierten Betriebsmodus verschiedener Betriebsmodus vorgegeben ist, wobei

nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung

- dieser von dem reduzierten Betriebsmodus verschiedene Betriebsmodus oder

- dieser reduzierte Betriebsmodus

der hier beschriebene erste oder zweite Betriebsmodus ist; und/oder

die Verstellung dieser Achse in Abhängigkeit von der Betriebsmodus-Vorgabe vor einem Betrieb des Roboters vorgegeben wird.

Somit können in einer Ausführung in dem ersten Betriebsmodus und/oder in dem zweiten Betriebsmodus, insbesondere in deren erster, zweiter bzw. dritter Variante, in der erste und zweite Achsen wenigstens eines Paares aus zwei Bewegungsachsen und gegebenenfalls wenigstens eine dritte Bewegungsachse zur Durchführung der Aufgabe verstellbar sind bzw. verstellt werden, wobei diese Verstellungen

unterschiedlich priorisiert werden, zusätzlich eine oder mehrere weitere, ausgewählte Bewegungsachsen gesperrt oder unabhängig von der Aufgabe bzw. nicht zur

Durchführung der Aufgabe verstellt werden. In einer Ausführung ist daher der reduzierte Betriebsmodus der erste oder zweite Betriebsmodus und die ausgewählte Achse eine von der ersten und zweiten Achse verschiedene Achse.

Zusätzlich oder alternativ können nach diesem Aspekt auch die erste und/oder zweite Achse in einem von dem von dem ersten und zweiten Betriebsmodus verschiedenen reduzierten Betriebsmodus gesperrt oder unabhängig von der Aufgabe bzw. nicht zur Durchführung der Aufgabe verstellt werden.

In einer Ausführung ist daher der von dem reduzierten Betriebsmodus verschiedene der erste oder zweite Betriebsmodus und die ausgewählte Achse die erste oder zweite Achse. Hierdurch können in einer Ausführung Achsen noch vorteilhafter situationsgerecht genutzt werden.

Zusätzlich oder alternativ können nach diesem Aspekt auch Bewegungsachsen vor einem Betrieb, insbesondere einer Bewegung, des Roboters gesperrt werden.

Hierdurch kann in einer Ausführung die Vorgabe verbessert, insbesondere auch zur (offline-)Bahnplanung verwendet werden.

Entsprechend werden in einer Ausführung ein oder mehrere der Betriebsmodi und/oder (deren) Variante (jeweils) vor einem Betrieb, insbesondere einer Bewegung, des Roboters vorgegeben. Zusätzlich oder alternativ werden in einer Ausführung ein oder mehrere der Betriebsmodi, insbesondere der erste und/oder zweite

Betriebsmodus, und/oder (deren) Variante (jeweils) während eines Betriebs, insbesondere einer Bewegung, des Roboters vorgegeben, insbesondere verändert. Die hier beschriebenen Ausführungen bzw. Weiterbildungen können mit einem oder mehreren der hier beschriebenen Aspekte kombiniert sein.

Hierdurch können in einer Ausführung die Achsen noch vorteilhafter situationsgerecht genutzt werden. In einer Ausführung werden ein oder mehrere der Betriebsmodi und/oder (deren) Variante(n) (jeweils) auf Basis einer, insbesondere durch eine, Betätigung eines Schalters, insbesondere eines physischen oder Software-Schalters, vorgegeben. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere der Betriebsmodi und/oder (deren) Variante(n) (jeweils) in einer Ausführung auch auf Basis einer, insbesondere durch eine, Auswahl in einem Arbeitsprogramm des Roboters vorgegeben werden.

Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere der Betriebsmodi und/oder (deren) Variante(n) (jeweils) in einer Ausführung auch auf Basis einer, insbesondere durch eine, Berührung eines Gelenks oder Glieds des Roboters vorgegeben werden, insbesondere auf Basis bzw. in Abhängigkeit von deren Stärke, Richtung und/oder Fläche oder dergleichen.

Hierdurch können in einer Ausführung Betriebsmodi bzw. Varianten vorteilhaft, insbesondere intuitiv, rasch, zuverlässig und/oder präzise, vorgegeben werden.

In einer Ausführung werden einer oder mehrere der Betriebsmodi und/oder Varianten (jeweils) durch einen oder mehrere Parameter mit einem kontinuierlichen

Wertebereich vorgegeben. In einer Ausführung kann somit die Priorisierung zwischen wenigstens zwei der Achsen in einer Ausführung stufenlos verändert werden.

Hierdurch können in einer Ausführung die Achsen noch vorteilhafter situationsgerecht genutzt werden.

In einer Ausführung kann die Aufgabe ein Handführen des Roboters, insbesondere durch manuelle Beaufschlagung wenigstens eines Glieds des Roboters mit einer Führungskraft, und/oder ein Abfahren einer vorgegebenen Bahn einer roboterfesten Referenz, insbesondere eines Endeffektors, umfassen, insbesondere sein.

Dies stellt besonders vorteilhafte Anwendungen der vorliegenden Erfindung dar. In einer Ausführung weist der Roboter eine mobile, insbesondere fahrbare, Plattform und/oder einen, insbesondere mehrgelenkigen, Roboterarm auf.

In einer Ausführung ist die erste Achse eine Bewegungsachse der mobilen Plattform oder des Roboterarms. Zusätzlich oder alternativ ist die zweite Achse in einer Ausführung eine Bewegungsachse der mobilen Plattform oder des Roboterarms. Zusätzlich oder alternativ ist die dritte Achse in einer Ausführung eine

Bewegungsachse der mobilen Plattform oder des Roboterarms. Zusätzlich oder alternativ ist die ausgewählte Achse in einer Ausführung eine Bewegungsachse der mobilen Plattform oder des Roboterarms. In einer Ausführung wird die ausgewählte Achse motorisch gesperrt, wenn der reduzierte Betriebsmodus vorgegeben ist.

Hierdurch kann sie in einer Ausführung vorteilhaft beim Umschalten aus dem reduzierten Betriebsmodus sofort wieder durch den Motor verstellt werden.

Eine Priorisierung bzw. Sperrung von Achsen kann in einer Ausführung durch eine Vorgabe der Verstellung von Bewegungsachsen <7 = [q- _! , ..., q _n ] des Roboters zur Durchführung einer Aufgabe & _d = J q mithilfe einer Gewichtungsmatrix Verfölgen, insbesondere in der Form q = W J ^T (j WJ ^T ) ¹ · & _d wobei in dieser Gewichtungsmatrix (höher) priorisierte Achsen einen höheren Werte aufweisen und gesperrte Achsen durch diese Gewichtungsmatrix ausgeblendet werden bzw. die Gewichtungsmatrix in den entsprechenden Reihen und Spalten Nullen aufweist.

Wird im reduzierten Betriebsmodus anstelle einer Sperrung eine

aufgabenunabhängige Verstellung einer oder mehrerer Achsen zugelassen bzw. durchgeführt, kann dies dadurch erfolgen, dass zusätzlich diese

aufgabenunabhängige(n) Verstellung(en) als weitere Aufgabe vorgegeben wird/werden, für deren Durchführung dann umgekehrt nur diese Achse(n) verwendet wird bzw. werden (dürfen bzw. darf).

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein System zum Steuern des Roboters zur Durchführung der Aufgabe, insbesondere hard- und/oder Software-, insbesondere programmtechnisch, zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet und/oder weist auf:

- Mittel zum Vorgeben einer Verstellung einer ersten zweiten Achse wenigstens eines Paares aus zwei Bewegungsachsen des Roboters in Abhängigkeit von einer Betriebsmodus-Vorgabe derart, dass beide Achsen zur Durchführung dieser Aufgabe verstellbar sind und die Verstellung der ersten Achse gegenüber der Verstellung der zweiten Achse priorisiert wird, wenn ein erster Betriebsmodus vorgegeben ist, und beide Achsen zur Durchführung dieser Aufgabe verstellbar sind und die Verstellung der zweiten Achse gegenüber der Verstellung der ersten Achse priorisiert wird, wenn ein zweiter Betriebsmodus vorgegeben ist;

und/oder

- Mittel zum Vorgeben einer Verstellung wenigstens einer ausgewählten

Bewegungsachse in Abhängigkeit von einer Betriebsmodus-Vorgabe derart, dass zur Durchführung dieser Aufgabe diese Achse von der Aufgabe unabhängig verstellbar oder gesperrt ist, wenn ein reduzierter Betriebsmodus vorgegeben ist, und zur Durchführung dieser Aufgabe verstellbar ist, wenn ein von diesem reduzierten Betriebsmodus verschiedener Betriebsmodus vorgegeben ist, wobei dieser von dem reduzierten Betriebsmodus verschiedene Betriebsmodus oder der reduzierte Betriebsmodus der erste oder zweite Betriebsmodus ist und/oder die Verstellung dieser Achse in Abhängigkeit von der Betriebsmodus-Vorgabe vor einem Betrieb des Roboters vorgegeben wird.

In einer Ausführung weist das System bzw. sein(e) Mittel auf:

Mittel zum stärkeren Priorisieren der Verstellung der ersten Achse gegenüber der Verstellung der zweiten Achse als in dem ersten Betriebsmodus, wenn ein dritter Betriebsmodus vorgegeben ist, in dem beide Achsen zur Durchführung der Aufgabe verstellbar sind; und/oder

Mittel zum stärkeren Priorisieren der Verstellung der zweiten Achse gegenüber der Verstellung der ersten Achse als in dem zweiten Betriebsmodus, wenn ein vierter Betriebsmodus vorgegeben ist, in dem beide Achsen zur Durchführung der Aufgabe verstellbar sind; und/oder

Mittel zum Vorgeben einer Verstellung wenigstens einer dritten Bewegungsachse des Roboters in Abhängigkeit von der Betriebsmodus-Vorgabe derart, dass die dritte Achse zur Durchführung der Aufgabe verstellbar ist und die Verstellung der dritten Achse gegenüber der Verstellung der ersten Achse priorisiert wird, wenn eine erste Variante des ersten Betriebsmodus und/oder eine erste Variante des dritten

Betriebsmodus vorgegeben ist; und/oder die dritte Achse zur Durchführung der Aufgabe verstellbar ist und die Verstellung der ersten Achse und zweiten Achse gegenüber der Verstellung der dritten Achse priorisiert wird, wenn eine zweite

Variante des ersten Betriebsmodus und/oder eine zweite Variante des dritten

Betriebsmodus vorgegeben ist; und/oder die dritte Achse zur Durchführung der Aufgabe verstellbar ist und die Verstellung der ersten Achse gegenüber der

Verstellung der dritten Achse und die Verstellung der dritten Achse gegenüber der Verstellung der zweiten Achse priorisiert wird, wenn eine dritte Variante des ersten Betriebsmodus und/oder eine dritte Variante des dritten Betriebsmodus vorgegeben ist; und/oder dass die dritte Achse zur Durchführung der Aufgabe verstellbar ist und die Verstellung der dritten Achse gegenüber der Verstellung der zweiten Achse priorisiert wird, wenn eine erste Variante des zweiten Betriebsmodus und/oder eine erste Variante des vierten Betriebsmodus vorgegeben ist; und/oder die dritte Achse zur Durchführung der Aufgabe verstellbar ist und die Verstellung der zweiten Achse und ersten Achse gegenüber der Verstellung der dritten Achse priorisiert wird, wenn eine zweite Variante des zweiten Betriebsmodus und/oder eine erste Variante des vierten Betriebsmodus vorgegeben ist; und/oder die dritte Achse zur Durchführung der Aufgabe verstellbar ist und die Verstellung der zweiten Achse gegenüber der

Verstellung der dritten Achse und die Verstellung der dritten Achse gegenüber der Verstellung der ersten Achse priorisiert wird, wenn eine dritte Variante des zweiten Betriebsmodus und/oder eine erste Variante des vierten Betriebsmodus vorgegeben ist; und/oder

Mittel zum motorischen sperren der ausgewählten Achse, wenn der reduzierte

Betriebsmodus vorgegeben ist; und/oder

Mittel zum Vorgeben wenigstens eines Betriebsmodus und/oder wenigstens einer Variante vor und/oder während eines Betriebs des Roboters; und/oder Mittel zum Vorgeben wenigstens eines Betriebsmodus und/oder wenigstens einer Variante auf Basis einer Betätigung eines Schalters, einer Berührung eines Gelenks oder Glieds des Roboters und/oder einer Auswahl in einem Arbeitsprogramm des Roboters; und/oder

Mittel zum Vorgeben wenigstens eines Betriebsmodus und/oder wenigstens einer Variante durch wenigstens einen Parameter mit einem kontinuierlichen Wertebereich.

Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung darf hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU darf dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder

Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem darf ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm darf derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen darf und damit insbesondere der Roboter steuern kann. Ein Computerprogrammprodukt darf in einer Ausführung ein, insbesondere nicht flüchtiges, Speichermedium zum Speichern eines Programms bzw. mit einem darauf gespeicherten Programm aufweisen, insbesondere sein, wobei ein Ausführen dieses Programms ein System bzw. eine Steuerung, insbesondere einen Computer, dazu veranlasst, ein hier beschriebenes Verfahren bzw. einen oder mehrere seiner Schritte auszuführen.

In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch das System bzw. sein(e) Mittel.

In einer Ausführung weist das System den Roboter und/oder dessen Steuerung auf. Unter einem Steuern wird vorliegend insbesondere auch ein Regeln und/oder eine, in einer Ausführung offline bzw. vor einem Betrieb des Roboters durchgeführte,

Bahnplanung verstanden. Eine Bewegungsachse eines Roboters kann insbesondere eine rotatorische bzw. Drehachse eines Drehgelenks oder eine translatorische bzw. Verschiebeachse eines Schubgelenks eines Roboterarms oder eine, insbesondere translatorische oder rotatorische, Bewegungsrichtung einer Plattform umfassen, insbesondere sein.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:

Fig. 1 : ein System nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2: ein Verfahren zum Steuern eines Roboters des Systems nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein System nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, das einen Roboter 10 mit einer mobilen Basis 1 1 und einem darauf angeordneten Roboterarm sowie eine Steuerung 20 zum Steuern des Roboters aufweist.

Zur einfacheren Darstellung weist im Ausführungsbeispiel die mobile Basis 1 1 exemplarisch nur eine lineare Bewegungsachse bzw. einen translatorischen

Freiheitsgrad und der Roboterarm nur zwei hierzu parallel versetzte lineare

Bewegungsachsen bzw. translatorische Freiheitsgrade auf, wobei eine Stellung dieser Achsen durch eine Gelenkkoordinate qi der mobilen Basis 1 1 , eine Gelenkkoordinate q ₂ eines Schlittens 12 des Roboterarms gegenüber der mobilen Basis 1 1 und eine Gelenkkoordinate q ₃ eines Greifers 13 des Roboterarms gegenüber dem Schlitten 12 beschrieben wird.

Dies ist, wie erwähnt, rein exemplarisch zur einfacheren Darstellung, in nicht dargestellten Abwandlungen können insbesondere die mobile Plattform entfallen und/oder weitere translatorische und/oder rotatorische Freiheitsgrade bzw.

Bewegungsachsen und/oder der Roboterarm zusätzlich oder alternativ rotatorische und/oder (weitere) translatorische Freiheitsgrade bzw. Bewegungsachsen aufweisen.

Ebenfalls zur einfacheren Darstellung wird exemplarisch eine Aufgabe in Form einer vorgegebenen horizontalen Soll-Geschwindigkeit für den Greifer 13 gegenüber der Umgebung vorgegeben, beispielsweise vorab durch eine Bahnplanung oder auch während des Betriebs durch eine Handführung.

In einem Schritt S10 (vgl. Fig. 2) eines Verfahrens zum Steuern des Roboters 10 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung erfasst eine Robotersteuerung 20 eine Betriebsmodus-Vorgabe.

Ein Bediener kann hierzu vorab und/oder während eines Betriebs des Roboters durch entsprechende Berührung der Gelenke oder Betätigung von Schaltern an einem Eingabegerät 30 verschiedene Betriebsmodi vorgeben, indem er die Parameter w _{1 ;} w ₂ , w ₃ einer Diagonalmatrix W= diag{ w _{1 ;} w ₂ , w ₃ } stufenlos zwischen 0 und 1 verstellt {w-i + w ₂ + w ₃ ^ 0).

In einem Schritt S20 werden die Geschwindigkeiten der drei Achsen dann gemäß

vorgegeben, wobei J = [1 1 1] die Jacobi-Matrix dieser Aufgabe bezeichnet, und die Antriebe des Roboters 10 entsprechend angesteuert. Durch entsprechende Kombination dieser Parameter kann der Bediener somit beispielsweise unter anderem folgende Betriebsmodi vorgeben:

Dabei stellen beispielsweise die zweite und dritte Zeile auch einen ersten und dritten Betriebsmodus dar, da mit (\Ni = 0,6, w ₂ = 0,3) die Verstellung der ersten Achse gegenüber der Verstellung der zweiten Achse stärker priorisiert wird als mit (wi = 0,6, w ₂ = 0,3).

Durch entsprechende Kombination der Parameter kann der Bediener beispielsweise auch folgende Betriebsmodi vorgeben:

Dabei stellen beispielsweise die zweite und erste Zeile für die Bewegungsachse qi als ausgewählte Bewegungsachse auch einen reduzierten Betriebsmodus (wi = 0) bzw. von diesem reduzierten Betriebsmodus verschiedenen Betriebsmodus {w-i = ^~ \ ) dar.

Durch andere Vorgaben der Gewichtungen aus dem kontinuierlichen Wertebereich [0, 1] kann der Anwender entsprechend die einzelnen Achsen auch anders priorisieren oder deaktivieren bzw. sperren.

Man erkennt bereits an diesem einfachen Beispiel, dass hierdurch eine sehr vorteilhafte Steuerung von Robotern möglich wird. So kann der Anwender

beispielsweise zum Umpositionieren des Roboters 10 zwischen verschiedenen

Arbeitsstationen die beiden Freiheitsgrade des Roboterarms sperren (w ₂ = 0, w ₃ = 0), dort dann umgekehrt den Freiheitsgrad der Plattform sperren (w ₂ = 0) und die beiden Freiheitsgrade des Roboterarms unterschiedlich priorisieren, zum Beispiel je nach Aufgabe oder dergleichen. Zudem kann er defekte Bewegungsachsen einfach sperren. Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen

Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die

Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden dürfen, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten

Merkmalskombinationen ergibt.

Bezuqszeichenliste

10 Roboter

1 1 Plattform

12 Schlitten

13 Greifer

20 Robotersteuerung

30 Eingabegerät