Patent DE-102018114445-B4 (DE)
Title: Vorrichtung und Verfahren zur Einschätzung einer Position des Schwerpunkts eines Roboters
Inventor: TAKAMURA NORITAKA
IPC: B25J9/16
Filed: 2018-06-15
Granted: 2021-01-14
Abstract: Vorrichtung zum Einschätzen einer Position des Schwerpunkts einer Last (11), die einen Industrieroboter (2) belastet, wobei der Roboter (2) mit einem Roboterarm (5, 6, 7, 8, 9) ausgestattet ist, der horizontal angetrieben wird, und der Roboterarm (5, 6, 7, 8, 9) eine Basis (5), einen ersten Arm (6), einen zweiten Arm (7), eine Welle (8) und einen Endeffektor (9), sowie vier Achsen (J1, J2, J3, J4) umfasst, die als eine erste Ache (J1), eine zweite Achse (J2), eine dritte Achse (J3) und eine vierte Achse (J4) ausgestaltet sind, wobei die erste Achse (J1) den ersten Arm (6) mit der Basis drehbar verbindet, die zweite Achse (J2) den zweiten Arm (7) mit dem ersten Arm (8) drehbar verbindet, die Welle (8) den Endeffektor (9) mit dem zweiten Arm (7) entlang einer Höhenrichtung (Z) der Basis (5) beweglich verbindet, und der Endeffektor (9) mit der Last (11) belastet ist, wobei die Vorrichtung aufweist:eine erste Beschleunigungserlangungseinheit (3 (S1-S4)), die dazu geeignet ist, eine Beschleunigung zu erlangen, die während beschleunigten und verzögerten Intervallen einer ersten Betriebsdauer erzeugt werden, in der die zweite Achse (J2) derart angetrieben wird, dass sich der Roboterarm (5, 6, 7, 8, 9) von einer ersten Ausgangsposition zu einer ersten Einschätzungsposition bewegt und von der ersten Einschätzungsposition zu der ersten Ausgangsposition zurückkehrt, an der zweiten Achse (J2) erzeugt wird, wobei während der ersten Betriebsdauer die Last (11) eine Masse (m) aufweist, die bekannt ist, die vierte Achse (J4) an einem ersten Winkel θapositioniert ist, und die erste, dritte und vierte Achse (J1, J3, J4) zwischen der ersten Ausgangs- und Einschätzungsposition an denselben Positionen sind;eine erste Drehmomentansammlungseinheit (3 (S5)), die dazu geeignet ist, ein Beschleunigungsmoment, das an der vierten Achse (J4) während des beschleunigten Intervalls erzeugt wird, und ein Verzögerungsmoment, das an der vierten Achse (J4) während des verzögerten Intervalls erzeugt wird, zu erlangen;eine erste Trägheitsberechnungseinheit (3 (S6)), die dazu geeignet ist, eine Trägheit τI4a, die um die vierte Achse (J4) erzeugt wird, basierend auf der Beschleunigung sowohl in den beschleunigten als auch in den verzögerten Intervallen, dem Beschleunigungsmoment und dem Verzögerungsmoment zu berechnen;eine zweite Beschleunigungserlangungseinheit (3 (S7-S10)), die dazu geeignet ist, eine Beschleunigung zu erlangen, die während beschleunigten und verzögerten Intervallen einer zweiten Betriebsdauer, in der die zweite Achse (J2) ebenfalls derart angetrieben wird, dass sich der Roboterarm (5, 6, 7, 8, 9) von einer zweiten Ausgangsposition zu einer zweiten Einschätzungsposition bewegt und von der zweiten Einschätzungsposition zu der zweiten Ausgangsposition zurückkehrt, an der zweiten Achse (J2) erzeugt wird, wobei während der zweiten Betriebsdauer für die Last (11) dieselbe bekannte Masse gegeben ist, die vierte Achse (J4) an einem zweiten Winkel θb(≠θa) positioniert ist, und die erste, dritte und vierte Achse (J1, J3, J4) zwischen der zweiten Ausgangs- und Einschätzungsposition an denselben Positionen sind;eine zweite Drehmomentansammlungseinheit (3 (S11)), die dazu geeignet ist, ein Beschleunigungsmoment, das an der vierten Achse (J4) während des Beschleunigungsintervalls erzeugt wird, und ein Verzögerungsmoment, das an der vierten Achse (J4) während dem Verzögerungsintervall erzeugt wird, in der zweiten Betriebsdauer zu erlangen;eine zweite Trägheitsberechnungseinheit (3 (S12)), die dazu geeignet ist, eine Trägheit τI4b, die um die vierte Achse (J4) erzeugt wird, basierend auf der Beschleunigung sowohl in den beschleunigten als auch in den verzögerten Intervallen dem Beschleunigungsmoment und dem Verzögerungsmoment in der zweiten Betriebsdauer zu berechnen;eine dritte Beschleunigungserlangungseinheit (3 (S13-S16)), die dazu geeignet ist, eine Beschleunigung zu erlangen, die während beschleunigten und verzögerten Intervallen einer dritten Betriebsdauer, in der die zweite Achse (J2) ebenfalls derart angetrieben wird, dass sich der Roboterarm (5, 6, 7, 8, 9) einer dritten Ausgangsposition zu einer dritten Einschätzungsposition bewegt und von der dritten Einschätzungsposition zu der dritten Ausgangsposition zurückkehrt, an der zweiten Achse (J2) erzeugt wird, wobei während der dritten Betriebsdauer für die Last (11) dieselbe bekannte Masse gegeben ist, die vierte Achse (J4) in einem dritten Winkel θc(≠θa, θb) positioniert ist, und die erste, dritte und vierte Achse (J1, J3, J4) zwischen der dritten Ausgangs- und Einschätzungsposition an denselben Positionen sind;eine dritte Momentansammlungseinheit (3 (S17)), die dazu geeignet ist, ein Beschleunigungsmoment, das an der vierten Achse (J4) während des beschleunigten Intervalls erzeugt wird, und ein Verzögerungsmoment, das an der vierten Achse (J4) während des verzögerten Intervalls erzeugt wird, in der dritten Betriebsdauer zu erlangen;eine dritte Trägheitsberechnungseinheit (3 (S18)), die dazu geeignet ist, eine Trägheit τI4c, die um die vierte Achse (J4) erzeugt wird, basierend auf der Beschleunigung sowohl in den beschleunigten als auch verzögerten Intervallen, dem Beschleunigungsmoment und dem Verzögerungsmoment in der dritten Betriebsdauer zu berechnen; undeine Schwerpunktberechnungseinheit (3 (S19-S22)), die dazu geeignet ist, die Position des Schwerpunkts der Last (11) in einer Ebene senkrecht zur Höhenrichtung (Z) basierend auf Beträgen der i) berechneten Trägheit τI4a, τI4bund τI4c, bei welchen Änderungen der ersten bis vierten Winkel θc, θaund θbder vierten Achse (J4) widergespiegelt werden, und ii) der Masse (m) der Last (11) zu berechnen.