Die Erfindung betrifft ein System und Verfahren zur Konfiguration eines Roboters.

Der Einsatz von Robotern, beispielsweise Industrierobotern, nimmt in allen Branchen stetig zu, da Roboter grundsätzliche Effizienz- und Automatisierungsoptimierungen ermöglichen. Dabei sind die Roboter aber üblicherweise mit hohen Anschaffungskosten verbunden, weshalb insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen ein großes Interesse daran haben, die Roboter möglichst flexibel einsetzen zu können. Deshalb müssen diese geeignet sein, ihnen eine Vielzahl verschiedener Tätigkeiten und Abläufe antrainieren zu können. Klassische Systeme setzen dabei auf eine Code-basierte Programmierung, da diese eine Offline-Konfiguration ermöglichen, ohne dass der Produktionsprozess unterbrochen werden muss. Der Ansatz setzt aber einschlägige Informatik-Kenntnisse voraus, was Fachpersonal oder externe Dienstleister erfordert. Dadurch ist der Ansatz kostenintensiv und wenig wirtschaftlich.

Neuerdings lassen sich Roboter auch mittels dedizierter Schnittstellen konfigurieren. Die US 9 821 457 Bl offenbart beispielsweise ein Verfahren, um einen Roboter mit Hilfe berührungsempfindlicher Bildschirme oder einfacher Programmierwerkzeuge zu konfigurieren. Dabei wird eine Zieltrajektorie vorgegeben. Somit werden aber ebenfalls Programmierkenntnisse vorausgesetzt und die durchzuführende Bewegung wird nicht unmittelbar definiert, sondern lediglich über eine manuelle Benutzereingabe (also indirekt).

Der Artikel „Robot manipulator using a vision-based human-manipulator interface", J Theor Appl Inf Technol, Vol. 50, No. 1, 10th April 2013, Du et al. offenbart ein Verfahren, um die Konfiguration mittels einer Demonstration der durchzuführenden Tätigkeiten durchzuführen, die per Bilderfassung detektiert wird. Die Präzision ist für feinmechanische Anwendungen aber unzureichend. Zudem ist auch dies ein indirekter Konfigurationsansatz.

Die US 2020 / 0 097 081 Al offenbart ein Verfahren, um virtuelle Systeme basierend auf elektromyographischen Messdaten in bestimmte Zustände zu versetzen. Auch hier erfolgt die Konfiguration aber indirekt. Ein Manipulator des Roboters wird nicht direkt bewegt. Die US 2012 / 0 221 177 Al offenbart eine Kombination von elektromyographi- schen Sensoren und Inertialsensoren (Beschleunigungs- und Drehratensensoren), um Bewegungen eines Roboters zu steuern. Dabei müssen Messdaten von den Sensoren bestimmt werden, die vordefinierte Schwellwerte überschreiten müssen, um den Konfigurationsmodus zu aktivieren.

Die CN 1 07 553 499 A offenbart ebenfalls eine Kombination von elektromyogra- phischen Sensoren und Inertialsensoren (Beschleunigungs- und Drehratensensoren), um Bewegungen zu demonstrieren und den Roboter entsprechend zu konfigurieren.

Diese Ansätze weisen alle jeweils bestimmte Nachteile auf. Einerseits erfordern sie die Kombination mehrerer Messsensortypen, was zu erhöhten Kosten führt. Andererseits konfigurieren sie Roboter nur indirekt. Eine direkte Konfiguration eines Roboters, also ein unmittelbares Bewegen zumindest eines Manipulators des Roboters, ermöglicht eine Kostenreduktion, da die von dem Roboter durchzuführende Bewegung, Position und/oder Orientierung unmittelbar intuitiv eingestellt oder vorgeführt werden kann. In heute verfügbaren Konfigurationsverfahren, insbesondere bei der direkten Bewegung eines Manipulators des Roboters, muss hierbei aber durch einen expliziten Software- oder Hardwareschalter zwischen verschiedenen Modi des Roboters gewechselt werden, um den Roboter in dem entsprechenden Modus von Hand bewegen zu können. Dies ist in den intrinsischen Feststellmechanismen der Aktoren der Manipulatoren und dem in der Regel hohen Eigengewicht des Manipulators begründet. Ohne einen Wechsel in den entsprechenden Betriebsmodus lässt sich der Manipulator nicht oder nur unzureichend präzise bewegen oder positionieren. Oft bedeutet dies, dass der Nutzer zur Aktivierung des Betriebsmodus mittels des Software- oder Hardwareschalters während der Konfigurationsaufgaben beide Hände einsetzen muss, um den korrekten Modus einzustellen. Alternativ werden sogar mehrere Nutzer benötigt, um den Roboter gemeinsam zu konfigurieren. Dadurch ist die Konfiguration von Robotern bislang aufwendig.

Es besteht daher ein Bedürfnis ein System und Verfahren zur Konfiguration eines Roboters bereitzustellen mittels denen die Nachteile bekannter Ansätze ausgeräumt oder zumindest verringert werden können.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, von denen jeder für sich oder in (Sub-)Kombination Aspekte der Offenbarung darstellen kann. Einige Aspekte werden im Hinblick auf Vorrichtungen und andere im Hinblick auf Verfahren erläutert. Die Merkmale sind aber wechselseitig zu übertragen.

Gemäß einem Aspekt wird ein System zur Konfiguration eines Roboters bereitgestellt. Das System umfasst zumindest eine von einem Operator getragene Sensorvorrichtung, eine Klassifikationsvorrichtung, eine Steuerungsvorrichtung und einen Roboter mit zumindest einem Manipulator. Die Klassifikationsvorrichtung empfängt zumindest Messdaten der Sensorvorrichtung. Die Steuerungsvorrichtung ist zumindest mit der Klassifikationsvorrichtung und dem Roboter gekoppelt. Die Steuerungsvorrichtung versetzt den Roboter in zumindest einen ersten Betriebsmodus, in dem der zumindest eine Manipulator durch den Operator direkt (unmittelbar) bewegbar ist, wenn die Klassifikationsvorrichtung die aufgrund einer Geste des Operators empfangenen Messdaten einer vordefinierten ersten Referenzgeste zuordnet. In dem ersten Betriebsmodus könnte ein Gravitationskompensationsmechanismus des Roboters aktiviert sein.

In anderen Worten führt der Operator eine bestimmte Geste aus. Basierend auf dieser Geste des Operators werden durch die Sensorvorrichtung Messdaten bestimmt. Diese Messdaten werden an die Klassifikationsvorrichtung übermittelt, die bestimmt, ob die empfangenen Messdaten einer vordefinierten Referenzgeste zuzuordnen sind. Für die vordefinierte Referenzgeste kann die Klassifikationsvorrichtung dazu korrespondierende Referenzmessdaten aufweisen, die die Klassifikationsvorrichtung während einer Trainingsphase basierend auf den Referenzgesten empfangen hat. Die im Betrieb tatsächlich empfangenen Messdaten werden dann von der Klassifikationsvorrichtung in Relation zu den Referenzmessdaten der korrespondierenden Referenzgeste gesetzt und der Übereinstimmungsgrad wird evaluiert. Die von der Sensorvorrichtung empfangenen Messdaten selbst beruhen auf einer Messgröße, zu deren Erfassung die Hände des Operators vorteilhaft frei bleiben können. Das vorliegende System ermöglicht insofern vorteilhaft, den Roboter zwischen verschiedenen Betriebsmodi umzuschalten, ohne dass dazu die manuelle (händische) Betätigung eines Hardware- oder Software- Schalters notwendig ist. Das Umschalten zwischen den Betriebsmodi wird vereinfacht und auf intuitive Weise mit der interaktiven Manipulation des Roboters verknüpft. Denn im ersten Betriebsmodus ist der Manipulator des Roboters frei bewegbar. Das bedeutet, dass Feststellmechanismen, die ansonsten eine freie di- rekte (unmittelbare) Bewegung zumindest des Manipulators durch den Operator verhindern würden, im Wesentlichen deaktiviert sind. Der Roboter selbst oder seine Manipulatoren werden bei der Erfindung nicht verändert, wenn der Roboter in den ersten Betriebsmodus versetzt wird. Also können Roboter, insbesondere kollaborative Roboter, mit weniger Arbeitsaufwand konfiguriert werden. Zudem bleiben die Hände des Operators frei, so dass der Operator diese vorteilhaft zur Ausführung weiterer Tätigkeiten nutzen kann, beispielsweise um den Manipulator des Roboters zu bewegen. Dadurch kann der Aufwand der Konfiguration des Roboters vorteilhaft vermindert werden. Das Konfigurationsverfahren ermöglicht einen stringenteren und effizienteren Umgang mit dem Roboter. Die Vorzüge wirken sich insbesondere aus, wenn der Roboter zur Ausführung bislang nicht vorgesehener Tätigkeiten konfiguriert werden muss.

Unter einem Roboter wird vorliegend eine technische Apparatur verstanden, die zumindest einen Manipulator aufweist. Der Manipulator stellt dabei mindestens eine Gelenkverbindung bereit, sodass eine kinematische Kette erzeugt wird, die mittels zumindest eines Aktors eine Bewegung entlang einer oder mehrerer Richtungen ermöglicht.

Optional kann der Roboter einen Endeffektor aufweisen, der insofern das letzte Element der kinematischen Kette des Manipulators ausbildet. Typischerweise wird der Endeffektor genutzt, um eine Tätigkeit durchzuführen, beispielsweise um eine Schweißverbindung herzustellen.

Optional kann der Endeffektor durch einen Operator während des ersten Betriebsmodus des Roboters bewegt werden, um dem Roboter eine durchzuführende Tätigkeit vorzuführen, beispielsweise eine Schweißverbindung entlang einer bestimmten Trajektorie herzustellen.

Natürlich kann der Roboter auch mehrere Manipulatoren und/oder mehrere Endeffektoren aufweisen, die in entsprechender Weise ausgeführt sind und durch den Operator beeinflusst werden können.

Unter einer Klassifikationsvorrichtung kann vorliegend eine Hardware- und/oder Software-basierte Komponente verstanden werden, die einen Klassifikationsalgorithmus aufweist oder eingerichtet ist, einen solchen auszuführen. Unter dem Klassifikationsalgorithmus kann ein Zuordnungsregelwerk verstanden werden, basierend auf dem die von der Sensorvorrichtung empfangenden Messdaten in Relation zu Referenzgesten gesetzt werden können. Basierend auf den Referenzgesten eines Operators werden korrespondierende Referenzmessdaten bestimmt, die die Klassifikationsvorrichtung in einer Trainingsphase des Klassifikationsalgorithmus von der Sensorvorrichtung empfangen hat. Die im Betrieb empfangenen Messdaten werden dann von der Klassifikationsvorrichtung unter Nutzung des Klassifikationsalgorithmus mit den Referenzmessdaten verglichen, um den Übereinstimmungsgrad zu bestimmen. Liegt der Grad der Übereinstimmung oberhalb eines vorbestimmten Schwellwerts, werden die im Betrieb empfangenen Messdaten als die entsprechende Referenzgeste repräsentierend bestimmt. Dann wird den im Betrieb empfangenen Messdaten die entsprechende Referenzgeste zugeordnet. In anderen Worten hängt vom Grad der Übereinstimmung ab, ob anzunehmen ist, dass die im Betrieb empfangenen Messdaten auf einer Geste des Operators basieren, die der Referenzgeste entspricht. Da die Messdaten auf einer tatsächlichen Geste eines Operators beruhen, kann somit bestimmt werden, ob die von dem Operator getätigte Geste einer vordefinierten Referenzgeste entspricht. Beispielsweise verwendet die Klassifikationsvorrichtung für die Zuordnung nichtparametrische Methoden zur Schätzung von Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen (k-Nächste-Nachbarn-Algorithmen). Insofern nutzt die Klassifikationsvorrichtung als Eingang die von der Sensorvorrichtung empfangenen Messdaten. Als Ausgang stellt die Klassifikationsvorrichtung eine Zuordnungsvariable bereit, die angibt, ob basierend auf den empfangenen Messdaten eine Zuordnung zu einer vordefinierten Referenzgeste erfolgt ist.

Die Steuerungsvorrichtung kann vorliegend eine Hardware- oder Softwarebasierte Komponente sein, die insbesondere eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfasst. Die Steuerungsvorrichtung kann von der Klassifikationsvorrichtung die Zuordnungsvariable empfangen. Basierend auf der Zuordnungsvariable kann die Steuerungsvorrichtung entsprechende Befehle an den Roboter ausgeben, um diesen in einen bestimmten Betriebsmodus zu versetzen.

Bevorzugt kann die Steuerungsvorrichtung die Klassifikationsvorrichtung umfassen. Steuerungsvorrichtung und Klassifikationsvorrichtung können insofern in einer Vorrichtung vereint sein. Beispielsweise kann die Klassifikationsvorrichtung als Computerprogramm vorliegen und in der Steuerungsvorrichtung ausgeführt werden. In diesem Fall empfängt die Steuerungsvorrichtung die Messdaten von der Sensorvorrichtung und führt sie der Klassifikationsvorrichtung zu. Unter einer Geste des Operators kann vorliegend eine bestimmte Haltung zumindest eines Körperteils des Operators verstanden werden. Die Sensorvorrichtung kann eingerichtet sein, eine Messgröße in Abhängigkeit der Haltung des zumindest einen Körperteils des Operators zu erfassen. Basierend auf der erfassten Messgröße kann die Sensorvorrichtung entsprechende Messsignale bestimmen, aus denen anschließend Messdaten abgeleitet werden. Im Wesentlichen können somit die von der Klassifikationsvorrichtung empfangenen Messdaten durch entsprechende elektromyographische Aktionsströme des Operators bei der Ausführung einer Geste bestimmt sein, was nachfolgend noch detaillierter erläutert wird.

Unter einem Gravitationskompensationsmechanismus kann vorliegend verstanden werden, dass der zumindest eine Manipulator des Roboters basierend auf einer ausschließlichen Drehmomentregelung auf der Gelenkebene bewegbar ist. Dabei werden die Gravitationsterme bei der Bewegung kompensiert. Insbesondere können die Gravitationsterme durch zumindest einen Aktor des Manipulators des Roboters kompensiert werden. Der Gravitationskompensationsmechanismus stellt insofern eine Nachgiebigkeit des Manipulators des Roboters bereit. Er erlaubt dem Anwender eine intuitive Positionierung des Manipulators im gesamten Arbeitsraum. Dadurch können durchzuführende Bewegungen und einzunehmende Positionen oder Orientierungen des Manipulators besonders einfach unter Kompensation der Gravitationskraft direkt vorgeführt werden. Die direkte Bewegung des Manipulators ermöglicht es vorteilhaft, eine Code-basierte Programmierung des Roboters zum Antrainieren bestimmter Tätigkeiten zu vermeiden. Somit kann die Konfiguration des Roboters auch durch fachfremdes Personal erfolgen. Insbesondere sind keine Informatik-Kenntnisse notwendig.

Bevorzugt ist die Klassifikationsvorrichtung eingerichtet, die empfangenen Messdaten der Sensorvorrichtung mehreren unterschiedlichen vordefinierten Referenzgesten zuzuordnen. Dann kann die Steuerungsvorrichtung den Roboter in Abhängigkeit der Referenzgeste, der die jeweiligen Messdaten zugeordnet sind, in mehrere unterschiedliche Betriebsmodi versetzen. Das bedeutet, dass das System vorteilhaft eingerichtet ist, um mehrere verschiedene Gesten des Operators zuverlässig zu identifizieren. Denn die von der Sensorvorrichtung ausgegebenen Messdaten sind abhängig von der Geste, die der Operator tätigt. Somit kann der Operator bestimmte Gesten vollziehen, die unterschiedliche Messdaten nach sich ziehen, und die in der Folge von der Klassifikationsvorrichtung unter- schiedlichen vorbestimmten Referenzgesten bzw. deren spezifischen Referenzmessdaten zugeordnet werden können. Dadurch kann die Betriebsmodusum- schaltung durch den Operator vorteilhaft intuitiv erfolgen, und dennoch können die Hände des Operators dabei frei bleiben. Beispielsweise können verschiedene Gesten des Operators basierend auf unterschiedlichen Gelenksstellungen eines Körpergelenks des Operators erkannt werden. Insbesondere können dazu das Handgelenk oder Fingergelenke oder eine Kombination von beiden verwendet werden.

Es können zumindest vier unterschiedliche Referenzgesten vorgesehen sein, denen die Klassifikationsvorrichtung die empfangenen Messdaten zuordnen kann. Eine erste Referenzgeste kann beispielsweise ein Greifen eines Gegenstands sein. Eine zweite Referenzgeste kann beispielsweise eine lose ausgestreckte Hand sein, in der im Wesentlichen nur wenig Muskeln kontrahiert werden. Eine dritte Referenzgeste kann beispielsweise eine im Wesentlichen seitwärts in Richtung des Ellenbogengelenks gedehnte Handstellung sein. Eine vierte Referenzgeste kann ein Pressen von Fingern auf eine flache Fläche sein.

Die Referenzgesten können insbesondere nutzerunabhängig sein. Das bedeutet, dass das System von unterschiedlichen Nutzern verwendet werden kann, ohne dass die Referenzgesten neu definiert oder trainiert werden müssen.

Insofern kann der Roboter in vier unterschiedliche Betriebsmodi versetzt werden. Der erste Betriebsmodus ist der Trainingsmodus, in dem der Gravitationskompensationsmechanismus aktiviert ist. Ein zweiter Betriebsmodus kann der herkömmliche Betriebsmodus des Roboters sein, in dem der Roboter antrainierte Bewegungen des Manipulators und/oder des Endeffektors ausführt. In einem dritten Betriebsmodus kann der Endeffektor ausgewählt werden, beispielsweise um eine bestimmte Position und/oder Orientierung des Endeffektors einzustellen und mit dem vierten Betriebsmodus zu bestätigen. Der vierte Betriebsmodus ist vorgesehen, um eine Position und/oder Orientierung des Manipulators oder des Endeffektors oder beider zu bestätigen. So können beispielsweise Start- und Endpunkte durchzuführender Trajektorien festgelegt werden. Vorteilhaft wird dabei vermieden, dass der Operator einen separaten Hardware- oder Software- Schalter betätigen muss, um zwischen den verschiedenen Betriebsmodi zu wechseln. Die Umschaltung zwischen den Betriebsmodi erfolgt intuitiv. Somit hat der Operator die Hände frei. Die Umschaltung erfolgt damit innerhalb kürzerer Zeit- spannen. Die zur Konfiguration des Roboters benötigte Zeitdauer ist gegenüber bekannten Ansätzen reduziert.

Bevorzugt weist die Zuordnungsvariable zumindest vier verschiedene Werte auf. Dabei ist die erste Referenzgeste dem ersten Betriebsmodus zugeordnet, die zweite Referenzgeste dem zweiten Betriebsmodus, die dritte Referenzgeste dem dritten Betriebsmodus und die vierte Referenzgeste dem vierten Betriebsmodus.

Optional ist die Klassifikationsvorrichtung eingerichtet, unterschiedliche Werte der Zuordnungsvariable auszugeben. Der Wert der Zuordnungsvariable kann dabei insbesondere davon abhängen, welcher vordefinierten Referenzgeste die empfangenen Messdaten zugeordnet sind. Der Wert der Zuordnungsvariable kann zudem bestimmen, in welchen Betriebsmodus der Roboter zu versetzen ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Sensorvorrichtung zumindest eine Messvorrichtung auf, die eingerichtet ist, um elektromyographisch-basierte Messsignale zu bestimmen. Die Konfiguration des Roboters erfolgt dann elektro- myographisch-basiert. Die Messvorrichtung erfasst eine Messgröße in Relation zu zumindest einem Körperteil des Operators, insbesondere einem Teil der Körperoberfläche oder einem innenliegenden Teil des Körpers, beispielsweise eines neuroanatomischen Körperteils (Nervenbahn des Nervensystems). Basierend auf den erfassten Werten der Messgröße können die Messsignale bestimmt werden. Die Sensorvorrichtung ist eingerichtet, um aus den Messsignalen entsprechende Messdaten abzuleiten, die die Sensorvorrichtung für die Klassifikationsvorrichtung oder die Steuervorrichtung bereitstellt. Unter elektromyografisch-basierten Messsignalen kann vorliegend verstanden werden, dass Oberflächen-basierte Spannungen oder Ströme zumindest eines Körperteils des Operators ausgewertet werden. Alternativ kann die Messgröße auch basierend auf sensorischen und/oder nervalen Reizen erfasst werden. Diese können beispielsweise auch von der Körperoberfläche aus erfasst werden und werden deshalb vorliegend auch als Oberflächen-basierte Spannungen oder Ströme angesehen. Bevorzugt umfasst die Messvorrichtung insofern zumindest eine Oberflächenelektrode, die in Kontakt mit der Körperoberfläche des Operators angeordnet ist. Eine Muskelkontraktion des Operators führt zu einer Änderung der Oberflächen-basierten Spannungen. Die Oberflächenelektrode detektiert Potentialschwankungen aufgrund muskelkontraktorischer Bewegungen und/oder aufgrund sensorischer und/oder ner- valer Reize, die die entsprechende Bewegung auslösen soll, in Form von Aktions- strömen. Diese Signale kodieren beispielsweise den Vorgang, dass der Operator den Roboter oder Teile davon mit der Hand greift. Aufgrund der detektierten Aktionsströme zeigen die von der Sensorvorrichtung bereitgestellten Messdaten deshalb eine Abhängigkeit von der Geste, die der Operator tätigt. Zur Ermittlung der Aktionsströme kann die Oberflächenelektrode eingerichtet sein, um Prüfspannungen bereitzustellen, die durch die Muskelkontraktion oder die Reize variiert werden.

In einer besonderen Ausgestaltung umfasst die Sensorvorrichtung mehrere Messvorrichtungen. Beispielsweise können die mehreren Messvorrichtungen umfänglich um einen Körperteil des Operators angeordnet sein. Insofern kann die Sensorvorrichtung eine Trägerkomponente umfassen, an der mehrere Oberflächensensoren derart angeordnet sind, dass sie jeweils in Kontakt mit zumindest einem Teil der Körperoberfläche des Operators stehen.

Optional umfasst die Sensorvorrichtung ein Armband, das der Operator an einem Unter- oder Oberarm tragen kann, insbesondere einem Unterarm. Auf der Innenseite des Armbands können mehrere Messvorrichtungen angeordnet sein. Wird das Armband am Unterarm getragen, können die Messvorrichtungen Aktionsströme detektieren, die durch Bewegungen des Handgelenks und/oder der Fingergelenke des Arms des Operators verursacht sind. Bevorzugt umfasst das Armband zumindest vier Messvorrichtungen, insbesondere acht, weiter insbesondere zwölf Messvorrichtungen, oder bis zu 24 Messvorrichtungen.

Bevorzugt weist die Sensorvorrichtung zumindest einen Analog-Digital-Wandler auf, mittels dem die bestimmten Messsignale in digitale Messdaten umgewandelt werden und in dieser Art bereitgestellt werden können.

In einer besonderen Ausgestaltung wird der Roboter selbst oder der Manipulator nicht instrumentiert oder anderweitig verändert, wenn der Roboter in den ersten Betriebsmodus versetzt wird. Insbesondere wird der Roboter oder der Manipulator nicht anderweitig verändert, als dies hier beschrieben ist. In anderen Worten wird basierend auf den bestimmten Messdaten lediglich ermittelt, ob der Roboter in einen bestimmten Betriebsmodus zu versetzen ist. Das System stellt insofern eine freihändige Konfiguration des Roboters bezüglich seines Betriebsmodus bereit. Die bestimmten Messdaten sind nicht dazu vorgesehen, dem Roboter eine bestimmte Tätigkeit anzutrainieren. Dies wird im Wesentlichen unabhängig von dem hier beschriebenen Konfigurationsmechanismus ermöglicht, sobald der Ro- boter in den ersten Betriebsmodus versetzt ist. Dadurch ist der Aufwand der Datenverarbeitung bezüglich der Messdaten vorteilhaft reduziert. Diese werden lediglich ausgewertet, um zu evaluieren, ob sie vorbestimmten Referenzgesten zuzuordnen sind. Somit können die Anforderungen an die Datenverarbeitungseinheiten reduziert werden.

Bevorzugt ist eine Bewegung und/oder Position und Orientierung des zumindest einen Manipulators während des ersten Betriebsmodus des Roboters von dem Roboter in einem von dem ersten Betriebsmodus verschiedenen Betriebsmodus reproduzierbar. Das bedeutet, dass von dem Roboter durchzuführende Tätigkeiten in direkter Weise durch den Operator trainiert werden können, und zwar während der Roboter im ersten Betriebsmodus ist und der Gravitationskompensationsmechanismus aktiviert ist. Somit wird vorliegend auf eine indirekte Konfiguration des Roboters bezüglich durchzuführender Tätigkeiten verzichtet. Dadurch kann einerseits die Präzision des Trainingsprozess erhöht werden, da dieser direkt durchgeführt wird. Da die Gravitationskräfte vorteilhaft kompensiert werden, kann eine Bewegung und/oder Position und Orientierung des Manipulators leichtgängig und präzise ausgeführt werden. Andererseits kann das Training auch durch fachfremdes Personal erfolgen, da lediglich die gewünschte durchzuführende Tätigkeit des Roboters vorgeführt werden muss. Beispielsweise kann Programmierungsaufwand folglich vermieden werden. Der Roboter ist dann eingerichtet, die vorgeführte durchzuführende Tätigkeit in einem von den ersten Betriebsmodus verschiedenen anderen Betriebsmodus zu reproduzieren. Dazu kann der Roboter Sensoren umfassen, die die vorgeführte Tätigkeit detektieren. Beispielsweise können die Sensoren Aktoren des Manipulators zugeordnet sein und insofern Bewegungen, Positionen und Orientierungen des Manipulators detektieren, die durch den Operator im ersten Betriebsmodus veranlasst sind. Der Roboter wird in den anderen Betriebsmodus versetzt, wobei ein analoger Konfigurationsmechanismus genutzt wird. Das bedeutet, dass wiederum basierend auf einer Geste des Operators korrespondierende Messdaten von der Klassifikationsvorrichtung empfangen werden. Werden die Messdaten einer entsprechenden vordefinierten Referenzgeste zugeordnet, wird die Umschaltung des Roboters in den anderen Betriebsmodus in analoger Weise veranlasst.

Optional weist der Roboter eine Kontrollvorrichtung auf, die die Bewegung und/oder Position und Orientierung des zumindest einen Manipulators während des ersten Betriebsmodus als Programmcode an einer Schnittstelle bereitstellt. In anderen Worten kann die Kontrollvorrichtung eingerichtet sein, basierend auf der Bewegung und/oder Position und Orientierung des Manipulators während des ersten Betriebsmodus Programmcode zu generieren, der die Bewegung und/oder Position und Orientierung wiedergibt. Dieser Programmcode kann an der Schnittstelle bereitgestellt werden. Insbesondere wird der Programmcode derart bereitgestellt, dass er an der Schnittstelle weiterverwendet werden kann.

Unter einer Schnittstelle wird vorliegend eine elektrische oder elektronische Schnittstelle verstanden, beispielsweise eine Mensch-Maschine-Schnittstelle. Insofern kann der Programmcode auch an der Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgegeben werden, beispielsweise einem Display. Andererseits kann der Programmcode auch von nachgelagerten Datenverarbeitungseinheiten weiterverarbeitet werden. Dadurch kann die Automatisierung optimiert werden.

Optional kann die Schnittstelle derart sein, dass der Programmcode an der Schnittstelle ausgelesen und manipuliert werden kann und ein manipulierter Programmcode der Kontrollvorrichtung wiederum bereitgestellt werden kann. Dadurch kann eine von dem Manipulator des Roboter durchzuführende Bewegung und/oder Position und Orientierung abgewandelt und angepasst werden, sofern dies nötig sein sollte.

In einer besonderen Ausgestaltung ist die Klassifikationsvorrichtung und/oder die Steuerungsvorrichtung ebenfalls mit einer Schnittstelle gekoppelt, beispielsweise derselben Schnittstelle, mit der die Kontrollvorrichtung des Roboters gekoppelt ist. Dann kann es die Schnittstelle ermöglichen, die Referenzgesten neu zu definieren, zu ändern oder zusätzliche Referenzgesten zu inkludieren. Dadurch kann einerseits auf geänderte Betriebssoftware des Roboters eingegangen werden, die einen zusätzlichen Betriebsmodus erfordert. Beispielsweise kann auch eine Referenzgeste vorgesehen sein, um einen Wegpunkt einer antrainierten Bewegung und/oder Position und Orientierung des Manipulators oder des Endeffektors zu löschen. Andererseits kann ein Nutzer die Referenzgesten bedarfsgerecht anpassen, beispielsweise weil bestimmte Gesten für einen Anwendungsfall ungeeignet sind. Zudem kann Einfluss darauf genommen werden, inwieweit der Roboter in einen bestimmten Betriebsmodus zu versetzen ist, wenn die Messdaten einer Referenzgeste zugeordnet sind. Beispielsweise kann auf die Verarbeitung der Zuordnungsvariable durch die Steuerungsvorrichtung Einfluss genommen werden. Generell kann ein Training der Referenzgesten darauf beruhen, dass eine bestimmte Geste wiederholend eingenommen wird und die dann bestimmten Messdaten als Referenzwert (Referenzmessdaten) zur Definition der Referenzgeste genutzt werden. Im Betrieb können dann die aktuell empfangenen Messdaten mit den Referenzmessdaten verglichen werden, die zu jeweiligen Referenzgesten korrespondieren. In Abhängigkeit des Übereinstimmungsgrads mit den Referenzmessdaten, die den unterschiedlichen Referenzgesten während der Trainingsphase zugeordnet wurden, kann die Klassifikationsvorrichtung dann diejenige Referenzgeste bestimmen, die die aktuellen Messdaten im Betrieb (bestmöglich) wiederspiegelt. Dabei kann die Zuordnung davon abhängen, dass ein bestimmtes Vertrauensniveau erreicht wird, also das der Übereinstimmungsgrad einen Schwellwert übersteigt.

Bevorzugt ist die Kontrollvorrichtung des Roboters eingerichtet, mit der Steuerungsvorrichtung des Systems zu kommunizieren. Beispielsweise kann die Kontrollvorrichtung des Roboters von der Steuerungsvorrichtung die Zuordnungsvariable oder entsprechende Befehle empfangen. Nach Empfang der Zuordnungsvariable oder der Befehle kann die Kontrollvorrichtung den Roboter in einen entsprechenden Betriebsmodus versetzen. Dazu kann die Kontrollvorrichtung beispielsweise mit Feststellmechanismen und/oder Aktoren des Roboters gekoppelt sein. Beispielsweise kann der Roboter so durch die Kontrollvorrichtung in den ersten Betriebsmodus versetzt werden und der Gravitationskompensationsmechanismus aktiviert werden. In der Folge können die Aktoren derart nachgiebig sein, dass Gravitationskräfte im Wesentlichen kompensiert werden. Dadurch ist der Manipulator des Roboters besonders leicht bewegbar.

Die Kontrollvorrichtung des Reporters kann auch eingerichtet sein, um den Manipulator derart zu steuern, dass er bestimmte Bewegungen vollführt. Dazu können Aktoren des Roboters entsprechend von der Kontrollvorrichtung angesteuert werden, beispielsweise um antrainierte Bewegungen, Positionen oder Orientierungen zu reproduzieren.

Optional kann die Kontrollvorrichtung des Roboters separat zur Steuerungsvorrichtung des Systems sein.

Alternativ kann die Kontrollvorrichtung des Roboters auch die Steuerungsvorrichtung des Systems umfassen. Zusätzlich kann die Kontrollvorrichtung zudem die Klassifikationsvorrichtung umfassen. Dann ist die Kontrollvorrichtung auch eingerichtet, um Messdaten von der Sensorvorrichtung zu empfangen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Sensorvorrichtung eine Kommunikationsschnittstelle. Insbesondere kann die Sensorvorrichtung über die Kommunikationsschnittstelle mit der Klassifikationsvorrichtung kommunizieren. Die Klassifikationsvorrichtung kann deshalb ebenfalls eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen. Die Kommunikationsvorrichtung der Sensorvorrichtung und/oder der Klassifikationsvorrichtung können auch eingerichtet sein, um drahtlos zu kommunizieren. Dadurch wird dann vorteilhaft eine kabelgebundene Verbindung von der Sensorvorrichtung auf der Körperoberfläche des Operators zur Klassifikationsvorrichtung vermieden. Somit ist der Komfort für den Operator deutlich erhöht.

Alternativ oder kumulativ können auch die Steuervorrichtung und/oder die Kontrollvorrichtung Kommunikationsschnittstellen aufweisen, die optional eine drahtlose Kommunikation ermöglichen. Somit können die genannten Vorrichtungen vorteilhaft kabellos miteinander kommunizieren. Insgesamt ist der Komfort des Systems deshalb hoch.

Als Kommunikationsprotokoll einer kabellosen Datenkommunikation kann insbesondere ein Bluetooth-Protokoll, ein NFC-Protokoll (Near field communication), ein Wifi- Protokoll oder ein ZigBee-Protokoll verwendet werden

Optional ist die Klassifikationsvorrichtung eingerichtet, um die empfangenen Messdaten einer vordefinierten Referenzgeste basierend auf einem Regressionsalgorithmus zuzuordnen. Beispielsweise kann ein lineares Regressionsverfahren, ein nichtlineares Regressionsverfahren, ein Interpolations- und/oder Extrapolationsverfahren oder Ähnliches angewendet werden, um die empfangenen Messdaten mit einer vordefinierten Referenzgeste bzw. deren korrespondierenden Referenzmessdaten zu vergleichen und eine Zuordnung zu ermöglichen. Regressionsanalyseverfahren sind Werkzeuge zur Bewertung des Grades der Übereinstimmung zwischen verschiedenen Datensätzen, wenn es mehr Gleichungen als bekannte Variablen gibt. In diesem Fall ist das Gesamtsystem nicht analytisch lösbar. Anders ausgedrückt, der Regressionsalgorithmus bietet die Möglichkeit, den Übereinstimmungsgrad zu bestimmen, ohne dass alle Variablen zur Verfügung stehen müssen. Insbesondere kann ein Nächste-Nachbarn-Klassifikation im Rahmen des Regressionsalgorithmus angewendet werden, also eine Schätzung der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion. Die empfangenen Messdaten können auch normalisiert sein, um die Genauigkeit des Zuordnungsmechanismus zu erhöhen.

Alternativ oder kumulativ umfasst die Klassifikationsvorrichtung ein künstliches neurales Netz. Das künstliche neuronale Netz kann eingerichtet sein, um einen Klassifikationsalgorithmus auszuführen. Der Klassifikationsalgorithmus kann insbesondere eine Nächste-Nachbarn-Klassifikation ermöglichen.

Unter einem künstlichen neuronalen Netz wird vorliegend eine Struktur mit einer großen Anzahl verbundener Neuronen verstanden, die in Schichten organisiert sind. Neuronale Netze ermöglichen es, Merkmale automatisch aus Trainingsbeispielen zu lernen. Der Zustand jedes Knoten wird aus den gewichteten Eingaben von mehreren Knoten in der vorherigen Schicht berechnet. Anders ausgedrückt folgt der zugrundeliegende Algorithmus beim Lernprozess einer zufällig initialisierten Strategie, die den Mechanismus des neuronalen Netzes beschreibt. Die Gewichte aller Neuronen können als Repräsentation eines spezifischen Abbildungsregelwerks von einer Eingangsgröße, hier der empfangenen Messdaten, zu einer Ausgangsgröße, hier der Referenzgeste (alternativ den entsprechenden Referenzmessdaten), der die empfangenen Messdaten zugeordnet sind, des neuronalen Netzes betrachtet werden. Während des Trainings kann das Abbildungsregelwerk auf der Grundlage der eingespeisten Informationen über eine Geeig- netheits-/Ungeeignetheitsvariable (Rückkopplungsvariable des neuronalen Netzes) des Übereinstimmungsgrads geändert werden, um die Gewichte der Neuronen relativ zueinander anzupassen. In anderen Worten kann das neuronale Netz trainiert werden, indem ihm Messdaten als Eingangsgröße bereitgestellt werden, von denen bekannt ist, dass sie einer bestimmten vordefinierten Referenzgeste des Operators zuzuordnen sind. Diese Information kann mit der von dem neuronalen Netz bestimmten Referenzgeste verglichen werden, der das neuronale Netz die erhaltenen Messdaten zugeordnet hat. In Abhängigkeit des Übereinstimmungsgrads wird dem neuronalen Netz dann mittels der Rückkopplungsvariable angegeben, ob die Zuordnung korrekt erfolgt ist. In der Folge kann das neuronale Netz das Abbildungsregelwerk abwandeln, um das Vertrauensniveau des Zuordnungsmechanismus zu verbessern. Optional kann das neuronale Netz eingerichtet sein, um das Abbildungsregelwerk auch im laufenden Betrieb zu variieren, um zu evaluieren, ob das Vertrauensniveau des Zuordnungsmechanismus verbessert werden kann.

Bevorzugt ist das neuronale Netz vorliegend mehrschichtig. Das bedeutet, dass das neuronale Netz zwischen dem Eingangsknoten der ersten Schicht und dem Ausgangsknoten einer letzten Schicht der Neuronen zumindest eine zusätzliche Schicht von Neuronen umfasst. Dadurch kann das Abbildungsregelwerk filigraner ausgebildet sein, wodurch das Vertrauensniveau der erzielbaren Ergebnisse verbessert wird.

Der Trainingsmechanismus des neuronalen Netzes erlaubt es, der Klassifikationsvorrichtung die Referenzgesten nutzerunabhängig anzulernen und dennoch eine belastbare Zuordnung der jeweiligen Messdaten zu einer bestimmten Referenzgeste mit einem hohen Vertrauensniveau zu erzielen. Dadurch ist die Präzision der Bestimmung der Referenzgesten vorteilhaft erhöht.

Die Klassifikationsvorrichtung, die Steuerungsvorrichtung und die Kontrollvorrichtung können jeweils typische Datenverarbeitungskomponenten aufweisen, beispielsweise eine Datenverarbeitungseinheit, die mit einer Speichervorrichtung gekoppelt ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Konfiguration eines Roboters mittels eines Systems bereitgestellt. Das System weist zumindest eine Steuerungsvorrichtung auf, die zumindest mit einer Klassifikationsvorrichtung und dem Roboter gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:

Es werden Messdaten durch die Klassifikationsvorrichtung von einer von einem Operator getragenen Sensorvorrichtung empfangen. Anschließend wird eine Geste des Operators zu einer vordefinierten ersten Referenzgeste durch die Klassifikationsvorrichtung basierend auf den empfangenen Messdaten zugeordnet. Danach wird der Roboter in zumindest einen ersten Betriebsmodus durch die Steuerungsvorrichtung versetzt, in dem zumindest ein Manipulator des Roboters durch den Operator direkt bewegbar ist, wenn die Klassifikationsvorrichtung die aufgrund einer Geste des Operators empfangenen Messdaten einer vordefinierten ersten Referenzgeste zuordnet. Ferner kann ein Gravitationskompensationsme- chanismus des Roboters aktiviert werden, wenn der Roboter in den ersten Betriebsmodus versetzt wird.

Zumindest die im Vorhinein beschriebenen letzten drei Schritte beginnend mit der Zuordnung der Messdaten zu einer Referenzgeste, alternativ auch sämtliche Schritte, können computerimplementiert ausgeführt werden.

Alternativ oder kumulativ kann ein Computerprogramm vorgesehen sein, das Befehle umfasst, deren Ausführung eine Datenverarbeitungsvorrichtung veranlassen, die genannten Schritte auszuführen.

Auch kann eine computerlesbare Speichervorrichtung vorgesehen sein, die Befehle umfasst, deren Ausführung eine Datenverarbeitungsvorrichtung veranlassen, die genannten Schritte auszuführen.

Das Verfahren ermöglicht vorteilhaft, den Roboter in einen bestimmten Betriebsmodus zu versetzen, ohne dass der Operator dadurch blockiert wären. Eine Betätigung von Hardware- oder Software-Schaltern mittels der Hände ist nicht notwendig.

Bevorzugt wird das Verfahren weitergebildet, in dem die Klassifikationsvorrichtung eingerichtet ist, die empfangenen Messdaten der Sensorvorrichtung mehreren unterschiedlichen vordefinierten Referenzgesten zuzuordnen. Die Steuerungsvorrichtung versetzt dann den Roboter in Abhängigkeit der Referenzgeste, der die jeweiligen Messdaten zugeordnet sind, in mehrere unterschiedliche Betriebsmodi.

Sämtliche im Hinblick auf die verschiedenen Aspekte erläuterten Merkmale sind einzeln oder in (Sub-)Kombination mit anderen Aspekten kombinierbar.

Die Offenbarung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Systems zur Konfiguration eines Roboters, und

Fig. 2 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Verfahrens zur Konfiguration eines Roboters. Alle nachstehend in Bezug auf die Ausführungsbeispiele und/oder die begleitenden Figuren offengelegten Merkmale können allein oder in einer beliebigen Unterkombination mit Merkmalen der Aspekte der vorliegenden Offenbarung, einschließlich Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen, kombiniert werden, vorausgesetzt, die sich ergebende Merkmalskombination ist für einen Fachmann auf dem Gebiet der Technik sinnvoll.

Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung bedeutet die Formulierung "mindestens eines von A, B und C" beispielsweise (A), (B), (C), (A und B), (A und C), (B und C) oder (A, B und C), einschließlich aller weiteren möglichen Kombinationen, wenn mehr als drei Elemente aufgeführt sind. Mit anderen Worten, der Begriff "mindestens eines von A und B" bedeutet im Allgemeinen "A und/oder B", nämlich "A" allein, "B" allein oder "A und B".

Figur 1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Systems 10 zur Konfiguration eines Roboters 12. Das System 10 wird von einem Operator 14 bedient und genutzt.

Eine Sensorvorrichtung 16 ist derart mit dem Operator 14 gekoppelt, dass die Sensorvorrichtung 16 Messwerte einer Messgröße mittels eines Aufnehmers in Abhängigkeit einer Bewegung und/oder einer Position und/oder einer Orientierung und/oder eines Reizzustands zumindest eines Körperteils des Operators 14 erfassen kann. Beispielsweise kann die Bewegung und/oder Position und/oder Orientierung des Körperteils des Operators 14 durch einen sensorischen und/oder nervalen Reiz stimuliert werden, der von dem Aufnehmer erfasst werden kann. Auch ist denkbar, dass der Reiz aufgrund einer Beeinträchtigung keine reale Bewegung einer Extremität auslöst. Dennoch kann der sensorische und/oder nervale Reiz selbst durch den Aufnehmer erfasst werden, sodass selbst in diesem Fall die Benutzung für einen Operator 14 ermöglicht wird, obwohl der Operator 14 keine reale Bewegungs- oder Positions- oder Orientierungsänderung durchführt, die durch den Reiz eigentlich ausgelöst werden sollte. Die Messtechnik der Sensorvorrichtung 16 beruht deshalb vorliegend auf der Erfassung elekt- romyographischer Messwerte. Daraus bestimmt die Sensorvorrichtung 16 elekt- romyographisch-basierte Messsignale, die in Messdaten umgewandelt werden, beispielsweise mittels eines Analog-Digital-Wandlers. Insbesondere ist die Sensorvorrichtung 16 eingerichtet, um in Kontakt mit zumindest einem Teil der Körperoberfläche des Operators 14 zu sein. Exemplarisch kann die Sensorvorrich- tung 16 in einem Armband integriert sein, dass der Operator 14 im Bereich des Unterarms trägt. Eine Bewegung des Operators 14 verursacht Bewegungs- und Gesten-abhängige Aktionsströme, die der Aufnehmer der Sensorvorrichtung 16 detektieren kann. Die Aktionsströme können auf der tatsächlichen Bewegung oder dem tatsächlichen Kontraktionszustand des Muskels und/oder auf einem sensorischen und/oder nervalen Reiz beruhen, der den Kontraktionszustand des Muskels definiert. Dazu kann die Sensorvorrichtung 16 Prüfspannungen anlegen. Optional umfasst die Sensorvorrichtung 16 mehrere Aufnehmer, die in Umfangsrichtung um einen Körperteil angeordnet sind, insbesondere den Unterarm des Operators 14.

Das System 10 umfasst zudem eine Klassifikationsvorrichtung 18, die die Messdaten von der Sensorvorrichtung 16 empfängt. Die Klassifikationsvorrichtung 18 ist deshalb mit der Sensorvorrichtung 16 gekoppelt. Die Klassifikationsvorrichtung 18 ist eingerichtet, um die empfangenen Messdaten mit Referenzgesten zu vergleichen. Die Referenzgesten können beispielsweise in einer Speichervorrichtung der Klassifikationsvorrichtung 18 umfasst sein. Im Wesentlichen sind den Referenzgesten Referenzmessdaten zugeordnet, die in einer Trainingsphase erfasst wurden, um eine Basis für den Vergleich bereitzustellen. Die Klassifikationsvorrichtung 18 evaluiert dann, mit welchen Referenzmessdaten die aktuellen empfangenen Messdaten korrespondieren. Es wird insofern der Übereinstimmungsgrad überprüft. In der Folge werden die aktuellen empfangenen Messdaten, die auf einer Bewegung und/oder Position und/oder Orientierung zumindest eines Körperteils des Operators 14 basieren, derjenigen Referenzgeste zugeordnet, deren Referenzmessdaten den größten Übereinstimmungsgrad zeigt, optional mit dem höchsten Vertrauensniveau.

Die Information der Referenzgeste, der die Klassifikationsvorrichtung 18 die aktuellen Messignale zugeordnet hat, wird in Form einer Zuordnungsvariablen an die Steuerungsvorrichtung 20 übermittelt. Die Steuerungsvorrichtung 20 ist eingerichtet, um basierend auf der Referenzgeste einen Betriebsmodus zu bestimmen, in den der Roboter 12 zu versetzen ist. Anschließend gibt die Steuerungsvorrichtung entsprechende Befehle an den Roboter 12, die eine Umschaltung in den Referenzgesten-abhängigen Betriebsmodus bewirken.

Insbesondere in Abhängigkeit einer ersten vordefinierten Referenzgeste wird der Roboter 12 in einen ersten Betriebsmodus versetzt. In dem ersten Betriebsmo- dus wird ein Gravitationskompensationsmechanismus des Roboters 12 aktiviert. Der Roboter 12 umfasst zumindest einen Manipulator 22, der dann, bei aktiviertem Gravitationskompensationsmechanismus, frei beweglich ist. Die dem Manipulator 22 zugrundeliegenden Aktoren sind dann nachgiebig. Feststellmechanismen der Aktoren sind im Wesentlichen deaktiviert.

Bei der Umschaltung des Roboters 12 in den ersten Betriebsmodus wird der Roboter 12 selbst oder der Manipulator 22 nicht instrumentiert oder anderweitig verändert. Es erfolgt also keine Umprogrammierung.

Mindestens der Manipulator 22 kann dann von dem Operator 14 im ersten Betriebsmodus frei bewegt werden, um dem Roboter 12 Bewegungsmuster und/oder Positionen und/oder Orientierungen des Manipulators 22 anzulernen, die dieser später, in einem anderen Betriebsmodus, reproduzieren kann.

Dadurch, dass die Sensorvorrichtung 16 am Unterarm des Operators 14 angeordnet ist, und dass der Operator 14 keinen Hardware- oder Softwareschalter betätigen muss, um den Gravitationskompensationsmechanismus des Roboters 12 zu aktivieren, hat der Operator 14 vorteilhaft beide Hände frei, um den Manipulator 22 zu bewegen. Somit kann das Vorführen bestimmter Trajektorien oder Positionen des Manipulators 22 deutlich intuitiver erfolgen. Beispielsweise wird nicht etwa eine Hand des Operators 14 okkupiert, in dem er mit der Hand zur Aktivierung des Gravitationskompensationsmechanismus einen Totmannschalter bedienen muss, wie dies bei bekannten Ansätzen erforderlich ist. Somit ist die Konfiguration des Roboters 12 und das Anlernen von Trajektorien des Manipulators 22 vorliegend in einer kürzeren Zeitspanne, in einer intuitiveren Weise und mit erhöhter Präzision möglich. Zudem sind keine aufwendigen Sensorvorrichtungen mit Inertialsensoren notwendig, wodurch eine Reduktion der Kosten gewährleistet wird.

Der Roboter 12 umfasst vorliegend einen Endeffektor 24, der das letzte Glied der kinematischen Kette des Manipulators 22 darstellt. Beispielsweise kann der Endeffektor 24 genutzt werden, um eine Tätigkeit auf einem Arbeitstisch 26 auszuführen. Der Endeffektor 24 kann ebenfalls Betriebsmodus-abhängig eingestellt werden. Er kann also auch nachgiebig sein, wenn der Gravitationskompensationsmechanismus aktiviert ist. Der Endeffektor 24 kann auch durch den Operator 14 bewegbar sein (im ersten Betriebsmodus), um bestimmte Trajektorien und/oder Positionen und/oder Orientierungen anzulernen. Um die Zuordnung der Messdaten zu einer vordefinierten Referenzgeste zu optimieren, kann die Klassifikationsvorrichtung 18 eingerichtet sein, um einen Klassifikationsalgorithmus auszuführen. Beispielsweise kann die Klassifikationsvorrichtung 18 dazu eingerichtet sein, um einen Regressionsalgorithmus 27 auszuführen, insbesondere einen Nächste-Nachbarn-Klassifikationsalgorithmus. Optional kann die Klassifikationsvorrichtung 18 dazu auch ein neuronales Netz 28 umfassen, dessen Neuronen genutzt werden, um die Zuordnung zu bestimmen. Dadurch kann das Vertrauensniveau der Zuordnung erhöht werden. Das neuronale Netz 28 kann in einer Trainingsphase trainiert werden, in dem der Operator 14 definierte Referenzgesten tätigt. Deren korrespondierende Messdaten bilden dann in der Klassifikationsvorrichtung 18 Referenzmessdaten für die spätere Evaluierung tatsächlicher Messdaten im Normalbetrieb des Systems 10.

Die Datenkommunikation zwischen der Sensorvorrichtung 16, der Klassifikationsvorrichtung 18, der Steuerungsvorrichtung 20 und dem Roboter 12 muss nicht kabelgebunden erfolgen. Die Kommunikation kann auch drahtlos erfolgen. Dazu weisen die Vorrichtungen Kommunikationsvorrichtungen 30, 32, 34, 38 auf, die für ein drahtloses Kommunikationsprotokoll eingerichtet sind, beispielsweise Bluetooth oder Wifi.

Die Umschaltung des Betriebsmodus des Roboters 12 erfolgt basierend auf den Befehlen, die die Steuerungsvorrichtung 20 in Abhängigkeit der bestimmten Referenzgeste an den Roboter 12 ausgibt. Um den Manipulator 22 und optional den Endeffektor 24 entsprechend zu steuern, weist der Roboter 12 vorliegend eine Kontrollvorrichtung 36 auf. Die Kontrollvorrichtung 36 ist zudem eingerichtet, um die Aktoren des Manipulators 22 und optional des Endeffektors 24 derart anzusteuern, dass für diese der Gravitationskompensationsmechanismus aktiviert wird, so dass sie nachgiebig sind und vom Operator 14 besonders leicht bewegt werden können. Die Kontrollvorrichtung 36 ist eingerichtet, um Bewegungen und/oder Positionen und/oder Orientierungen zumindest des Manipulators 22 während des ersten Betriebsmodus aufzuzeichnen und in einem anderen Betriebsmodus des Roboters 12 zu reproduzieren.

Optional können die Klassifikationsvorrichtung 18 und/oder die Steuerungsvorrichtung 20 und/oder die Kontrollvorrichtung 36 zumindest teilweise in einer einzelnen Vorrichtung verwirklicht sein. Beispielsweise können die Klassifikationsvorrichtung 18 und/oder die Steuerungsvorrichtung 20 in der Kontrollvorrichtung 36 des Roboters 12 verwirklicht sein. Dann weist das System 10 nochmals eine reduzierte Komplexität auf.

Optional sind die Klassifikationsvorrichtung 18 und/oder die Steuerungsvorrichtung 20 und/oder die Kontrollvorrichtung 36 mit einer Schnittstelle 40 gekoppelt. Die Schnittstelle 40 erlaubt eine Interaktion mit weiteren Komponenten oder mit einem Menschen. Beispielsweise können die Referenzgesten oder deren zugrundeliegende Referenzmessdaten, die in der Klassifikationsvorrichtung 18 vorliegen, über die Schnittstelle 40 variiert werden. Ferner kann die Steuerungsvorrichtung 20 beeinflusst werden, um einer bestimmten Referenzgeste einen geänderten oder zusätzlichen Betriebsmodus des Roboters 12 zuzuweisen, in den dieser zu versetzen ist.

Die Kontrollvorrichtung 36 kann eingerichtet sein, um Bewegungen und/oder Positionen und/oder Orientierungen zumindest des Manipulators 22 während des ersten Betriebsmodus in Programmcode umzusetzen, der an der Schnittstelle 40 bereitgestellt werden kann. Außerdem kann die Schnittstelle 40 eingerichtet sein, um geänderten Programmcode an die Kontrollvorrichtung 36 des Roboters 12 zu übertragen, wodurch ein Operator 14 gezielt Einfluss auf die angelernten Trajek- torien nehmen kann.

Figur 2 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Verfahrens 42 zur Konfiguration eines Roboters 12. Optionale Schritte sind gestrichelt dargestellt.

Im Schritt 44 werden Messdaten durch die Klassifikationsvorrichtung 18 von einer von einem Operator 14 getragenen Sensorvorrichtung 16 empfangen.

Im Schritt 46A wird eine Geste des Operators 14 zu einer vordefinierten ersten Referenzgeste durch die Klassifikationsvorrichtung 18 basierend auf den empfangenen Messdaten zugeordnet.

Anschließend wird der Roboter 12 im Schritt 48A in zumindest einen ersten Betriebsmodus durch die Steuerungsvorrichtung 20 versetzt, in dem zumindest ein Manipulator 22 des Roboters 12 durch den Operator 14 direkt bewegbar ist, wenn die Klassifikationsvorrichtung 18 die aufgrund einer Geste des Operators 14 empfangenen Messdaten einer vordefinierten ersten Referenzgeste zuordnet. Abschließend wird im Schritt 50 ein Gravitationskompensationsmechanismus des Roboters 12 aktiviert, wenn der Roboter 12 in den ersten Betriebsmodus versetzt wird.

Das Verfahren 42 stellt einen intuitiven Konfigurationsmechanismus des Roboters 12 zur Verfügung. Dieser kann somit vorteilhaft auch durch fachfremdes Personal konfiguriert werden.

Optional kann die Geste des Operators 14 in den Schritten 46B bis 46D basierend auf den empfangenen Messdaten voneinander unterschiedlichen Referenzgesten zugeordnet werden.

Ferner kann der Roboter 12 in den Schritten 48B bis 48D optional in Abhängigkeit der jeweiligen zugeordneten Referenzgeste in voneinander unterschiedliche Betriebsmodi versetzt werden.

Das Verfahren 42 kann auch weitergebildet werden, in dem im Schritt 52 Messsignale durch die Sensorvorrichtung 16 bestimmt werden, insbesondere Messig- nale basierend auf elektromyographischen Messwerten einer Messgröße, die von einem Aufnehmer erfasst werden.

In der vorliegenden Anmeldung kann auf Mengen und Zahlen Bezug genommen werden. Sofern nicht ausdrücklich angegeben, sind solche Mengen und Zahlen nicht als einschränkend zu betrachten, sondern als Beispiele für die möglichen Mengen oder Zahlen im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung. In diesem Zusammenhang kann in der vorliegenden Anmeldung auch der Begriff "Mehrzahl" verwendet werden, um auf eine Menge oder Zahl zu verweisen. In diesem Zusammenhang ist mit dem Begriff "Mehrzahl" jede Zahl gemeint, die größer als eins ist, z. B. zwei, drei, vier, fünf, usw. Die Begriffe "etwa", "ungefähr", "nahe" usw. bedeuten plus oder minus 5 % des angegebenen Wertes.

Obwohl die Offenbarung in Bezug auf eine oder mehrere Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, wird der Fachmann nach dem Lesen und Verstehen dieser Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen gleichwertige Änderungen und Modifikationen vornehmen können.