Roboterarmkalibrierung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Roboterarms sowie ein System, Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kalibrieren eines Roboterarms zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 9 und 10 stellen ein System bzw. Computerprogramm bzw.

Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein Roboterarm mehrere, vorzugsweise wenigstens drei, insbesondere wenigstens sechs, in einer Ausführung wenigstens sieben, Gelenke bzw. (Bewegungs)Achsen, in einer Ausführung Drehgelenke, auf.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Messvorrichtung wenigstens zwei Kalibrierelemente auf, die jeweils ein- oder mehrteilig ausgebildet sein können.

Eines der Kalibrierelemente ist in einer Ausführung ein roboterarmfestes Kalibrierelement und in einer Weiterbildung ortsfest, in einer Ausführung (zerstörungsfrei) lösbar, in einer anderen Ausführung (nicht zerstörungsfrei bzw.) unlösbar bzw. dauerhaft, an dem Roboterarm, vorzugsweise seinem (distalen) End- bzw. Werkzeugflansch bzw. -glied, angeordnet.

Das bzw. ein anderes der Kalibrierelement(e) wird in einer Ausführung ohne Beschränkung der Allgemeinheit als erstes Kalibrierelement bezeichnet. Dieses ist in einer Ausführung relativ zu einer starren oder mobilen Umgebung und/oder Basis des Roboterarms ortsfest, in einer Ausführung (zerstörungsfrei) lösbar, in einer anderen Ausführung (nicht zerstörungsfrei bzw.) unlösbar bzw. dauerhaft, an der Umgebung oder Roboterarmbasis angeordnet.

Das roboterarmfeste Kalibrierelement ist durch Verstellen der Gelenke des Roboterarms relativ zu dem ersten Kalibrierelement bewegbar, wobei das erste und das roboterarmfeste Kalibrierelement derart ausgebildet sind, dass bei einer Verschiebung des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem ersten Kalibrierelement in einer Raumrichtung, die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als erste Zustellrichtung bezeichnet wird, das roboterarmfeste Kalibrierelement aus verschiedenen Startpositionen, die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als erste Startpositionen bezeichnet werden, durch das erste Kalibrierelement, vorzugsweise mechanisch bzw. formschlüssig, (schlussendlich) jeweils in dieselbe, insbesondere eindeutig, definierte, vorzugsweise singuläre bzw. eindeutige, Endposition (zwangs)geführt wird, die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als erste Endposition bezeichnet wird. Ein einfaches und zugleich bevorzugtes Beispiel ist ein Trichter zur Führung einer Kugel: wird die Kugel relativ zu dem Trichter in den Trichter hinein bewegt, kontaktiert sie die Trichteroberfläche. Bei einer anschließenden Weiterbewegung in den Trichter hinein führt der Trichter die Kugel nach innen bis in eine definierte Endposition. Dies kann vorzugsweise durch eine roboterarmfeste bzw. geführte Kugel, aber natürlich auch dadurch realisiert sein, dass der roboterarmfeste Trichter relativ zur umgebungsfesten Kugel bewegt wird.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren zum Kalibrieren des Roboterarms mithilfe der Messvorrichtung die Schritte auf:

- Positionieren des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem ersten

Kalibrierelement mithilfe des Roboterarms in einer der ersten Startpositionen;

- kraftgeregeltes Bewegen, vorzugsweise mithilfe einer Impedanzregelung des Roboterarms, des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem ersten Kalibrierelement in die erste Zustellrichtung mithilfe des Roboterarms, wobei bei diesem (kraftgeregelten) Bewegen das roboterarmfeste Kalibrierelement durch das erste Kalibrierelement, vorzugsweise mechanisch bzw. formschlüssig, in die erste Endposition (zwangs)geführt wird und der Roboter bei dieser ersten Endposition eine Kalibrierstellung aufweist, die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als erste Kalibrierstellung bezeichnet wird; - Erfassen von Stellungen der Gelenke des Roboterarms in der ersten Kalibrierstellung, in einer Ausführung mithilfe von Sensoren an den Gelenken, die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als erste Stellungen bezeichnet werden; und

- Kalibrieren des Roboterarms auf Basis dieser ersten Gelenkstellungen, insbesondere auf Basis der ersten Gelenkstellungen und der bekannten, vorzugsweise vorgegebenen und/oder vermessenen, ersten Endposition, wobei die erste Endposition in einer Ausführung relativ zum Roboterarm, insbesondere dessen Basis, und/oder relativ zu einer Umgebung des Roboterarms, insbesondere einer Basis der Messvorrichtung, bekannt, vorzugsweise vorgegeben und/oder vermessen, ist.

Durch das kraft-, in einer Ausführung impedanzgeregelte Bewegen des roboterarmfesten Kalibrierelements mithilfe des Roboterarms in Verbindung mit der (Zwangs)Führung durch das erste Kalibrierelement kann in einer Ausführung das roboterarmfeste Kalibrierelement vorteilhaft zuverlässig, präzise, rasch und/oder in verschiedenen Führungsrichtungen, beispielsweise auch horizontal oder vertikal nach oben oder dergleichen, in der ersten Endposition angeordnet und diese zum Kalibrieren des Roboterarms verwendet werden.

In einer Ausführung weist die Messvorrichtung wenigstens ein weiteres Kalibrierelement auf, welches ohne Beschränkung der Allgemeinheit als zweites Kalibrierelement bezeichnet wird und in einer Ausführung ebenfalls relativ zu der Umgebung und/oder Basis des Roboterarms ortsfest, in einer Ausführung (zerstörungsfrei) lösbar, in einer anderen Ausführung (nicht zerstörungsfrei bzw.) unlösbar bzw. dauerhaft, an der Umgebung oder Roboterarmbasis angeordnet ist.

Das roboterarmfeste Kalibrierelement ist durch Verstellen der Gelenke des Roboterarms auch, insbesondere nachdem es zunächst in der ersten Endposition angeordnet und dann wieder aus dieser wegbewegt worden ist, relativ zu dem zweiten Kalibrierelement bewegbar, wobei das zweite und das roboterarmfeste Kalibrierelement derart ausgebildet sind, dass bei einer Verschiebung des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem zweiten Kalibrierelement in einer Raumrichtung, die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als zweite Zustellrichtung bezeichnet wird, das roboterarmfeste Kalibrierelement aus verschiedenen Startpositionen, die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als zweite Startpositionen bezeichnet werden, durch das zweite Kalibrierelement, vorzugsweise mechanisch bzw. formschlüssig, jeweils in dieselbe definierte Endposition (zwangs)geführt wird, die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als zweite Endposition bezeichnet wird.

In einer Weiterbildung dieser Ausführung weist das Verfahren bezüglich des zweiten Kalibrierelements die gleichen Schritte wie vorstehend mit Bezug auf das erste Kalibrierelement beschrieben bzw. die Schritte auf:

- Positionieren des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem zweiten Kalibrierelement mithilfe des Roboterarms in einer der zweiten Startpositionen, vorzugsweise, nachdem es zunächst mithilfe des Roboterarms in die erste Endposition bewegt, in dieser die ersten Stellungen und gegebenenfalls die weiteren Stellungen der Gelenke des Roboterarms erfasst worden und dann das roboterarmfeste Kalibrierelement wieder aus der erste Endposition weg-, insbesondere aus dem ersten Kalibrierelement heraus, bewegt worden ist;

- kraftgeregeltes Bewegen des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem zweiten Kalibrierelement in die zweite Zustellrichtung mithilfe des Roboterarms, wobei bei diesem (kraftgeregelten) Bewegen das roboterarmfeste Kalibrierelement durch das zweite Kalibrierelement, vorzugsweise mechanisch bzw. formschlüssig, in die zweite Endposition (zwangs)geführt wird und der Roboter bei dieser Endposition eine Kalibrierstellung aufweist, die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als zweite Kalibrierstellung bezeichnet wird; und

- Erfassen von Stellungen der Gelenke des Roboterarms in der zweiten Kalibrierstellung, die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als zweite Stellungen bezeichnet werden; wobei der Roboterarm auf Basis der ersten und auch dieser zweiten Gelenkstellungen kalibriert wird, vorzugsweise auch auf Basis der bekannten, in einer Ausführung vorgegebenen und/oder vermessenen, zweiten Endposition, wobei die zweite Endposition in einer Ausführung relativ zum Roboterarm, insbesondere dessen Basis, und/oder relativ zu einer Umgebung des Roboterarms, insbesondere einer Basis der Messvorrichtung, bekannt, vorzugsweise vorgegeben und/oder vermessen, ist.

In einer Weiterbildung weist die Messvorrichtung wenigstens ein weiteres

Kalibrierelement auf, welches ohne Beschränkung der Allgemeinheit als weiteres zweites bzw. als drittes Kalibrierelement bezeichnet wird und in einer Ausführung ebenfalls relativ zu der Umgebung und/oder Basis des Roboterarms ortsfest, in einer Ausführung (zerstörungsfrei) lösbar, in einer anderen Ausführung (nicht zerstörungsfrei bzw.) unlösbar bzw. dauerhaft, an der Umgebung oder Roboterarmbasis angeordnet ist.

Das roboterarmfeste Kalibrierelement ist durch Verstellen der Gelenke des Roboterarms auch, insbesondere nachdem es zunächst in der ersten Endposition angeordnet, dann wieder aus dieser wegbewegt und in der (einen) zweiten Endposition angeordnet und dann wieder aus dieser wegbewegt worden ist, relativ zu dem dritten bzw. weiteren zweiten Kalibrierelement bewegbar, wobei dieses dritte bzw. weitere zweite und das roboterarmfeste Kalibrierelement derart ausgebildet sind, dass bei einer Verschiebung des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem dritten bzw. weiteren zweiten Kalibrierelement in einer Raumrichtung, die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als dritte bzw. weitere zweite Zustellrichtung bezeichnet wird, das roboterarmfeste Kalibrierelement aus verschiedenen Startpositionen, die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als dritte bzw. weitere zweite Startpositionen bezeichnet werden, durch das dritte bzw. weitere zweite Kalibrierelement, vorzugsweise mechanisch bzw. formschlüssig, jeweils in dieselbe definierte Endposition (zwangs)geführt wird, die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als dritte bzw. weitere zweite Endposition bezeichnet wird.

In einer Weiterbildung dieser Ausführung weist das Verfahren die gleichen Schritte wie vorstehend mit Bezug auf das erste und (eine) zweite Kalibrierelement beschrieben bzw. die Schritte auf:

- Positionieren des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem dritten bzw. weiteren zweiten Kalibrierelement mithilfe des Roboterarms in einer der dritten bzw. weiteren zweiten Startpositionen, vorzugsweise, nachdem es zunächst mithilfe des Roboterarms in die erste Endposition bewegt, in dieser die ersten Stellungen und gegebenenfalls die weiteren Stellungen der Gelenke des Roboterarms erfasst worden und dann das roboterarmfeste Kalibrierelement wieder aus der erste Endposition weg-, insbesondere aus dem ersten Kalibrierelement heraus, bewegt und dann mithilfe des Roboterarms in die (eine) zweite Endposition bewegt, in dieser die (einen) zweiten Stellungen und gegebenenfalls weitere Stellungen der Gelenke des Roboterarms erfasst worden und dann das roboterarmfeste Kalibrierelement wieder aus der (einen) zweiten Endposition weg-, insbesondere aus dem (einen) zweiten Kalibrierelement heraus, bewegt worden ist;

- kraftgeregeltes Bewegen des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem dritten bzw. weiteren zweiten Kalibrierelement in die dritte bzw. weitere zweite Zustellrichtung mithilfe des Roboterarms, wobei bei diesem (kraftgeregelten) Bewegen das roboterarmfeste Kalibrierelement durch das dritte bzw. weitere zweite Kalibrierelement, vorzugsweise mechanisch bzw. formschlüssig, in die dritte bzw. weitere zweite Endposition (zwangs)geführt wird und der Roboter bei dieser Endposition eine Kalibrierstellung aufweist, die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als dritte bzw. weitere zweite Kalibrierstellung bezeichnet wird; und

- Erfassen von Stellungen der Gelenke des Roboterarms in der dritten bzw. weiteren zweiten Kalibrierstellung, die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als dritte bzw. weitere zweite Stellungen bezeichnet werden; wobei der Roboterarm auf Basis der ersten, der (einen) zweiten und auch dieser dritten bzw. weiteren zweiten Gelenkstellungen kalibriert wird, vorzugsweise auch auf Basis der bekannten, in einer Ausführung vorgegebenen und/oder vermessenen, dritten bzw. weiteren zweiten Endposition, wobei diese dritte bzw. weitere zweite Endposition in einer Ausführung relativ zum Roboterarm, insbesondere dessen Basis, und/oder relativ zu einer Umgebung des Roboterarms, insbesondere einer Basis der Messvorrichtung, bekannt, vorzugsweise vorgegeben und/oder vermessen, ist.

Durch ein oder mehrere zweite Kalibrierelemente, die vorzugsweise voneinander und/oder dem ersten Kalibrierelement beanstandet (angeordnet) sind, können in einer Ausführung das Kalibrieren, insbesondere seine Präzision, verbessert und/oder mehr Dimensionen bzw. Parameter bestimmt werden.

In einer Ausführung umfasst das Verfahren die Schritte:

- Verstellen des Roboterarms aus der ersten Kalibrierstellung in wenigstens eine weitere Kalibrierstellung, in der das roboterarmfeste Kalibrierelement (ebenfalls) in der ersten Endposition angeordnet ist, wobei vorzugsweise das roboterarmfeste Kalibrierelement bei diesem Verstellen mithilfe des hierzu kraftgeregelten Roboterarms in der ersten Endposition angeordnet bleibt oder durch das erste Kalibrierelement bei kraftgeregeltem Bewegen des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem ersten Kalibrierelement in die erste Zustellrichtung wieder in die erste Endposition geführt wird; und

- Erfassen von weiteren Stellungen der Gelenke des Roboterarms in dieser weiteren Kalibrierstellung; wobei der Roboterarm auf Basis der ersten und dieser weiteren Gelenkstellungen kalibriert wird.

Zusätzlich oder alternativ umfasst das Verfahren in einer Ausführung die Schritte:

- Verstellen des Roboterarms aus der bzw. wenigstens einer der zweiten Kalibrierstellung(en) in wenigstens eine weitere Kalibrierstellung, in der das roboterarmfeste Kalibrierelement in der zweiten Endposition, in der es in dieser zweiten Kalibrierstellung angeordnet war, angeordnet ist, wobei vorzugsweise das roboterarmfeste Kalibrierelement bei diesem Verstellen mithilfe des hierzu kraftgeregelten Roboterarms in dieser zweiten Endposition angeordnet bleibt oder durch das entsprechende zweite Kalibrierelement bei kraftgeregeltem Bewegen des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu diesem zweiten Kalibrierelement in die (jeweilige) zweite Zustellrichtung wieder in die (jeweilige) zweite Endposition geführt wird; und

- Erfassen von weiteren Stellungen der Gelenke des Roboterarms in dieser weiteren Kalibrierstellung; wobei der Roboterarm auf Basis auch dieser weiteren Gelenkstellungen kalibriert wird.

Hierdurch können in einer Ausführung in derselben bzw. für dieselbe Endposition unterschiedliche Kalibrier- bzw. Gelenkstellungen des Roboterarms erfasst und zum Kalibrieren verwendet und dadurch insbesondere das Kalibrieren, insbesondere seine Präzision, und/oder ein Zeit- und/oder Raumbedarf verbessert und/oder mehr Dimensionen bzw. Parameter bestimmt werden.

In einer Ausführung ist bei dem Verstellen des Roboterarms aus der ersten Kalibrierstellung in eine weitere Kalibrierstellung, in der das roboterarmfeste Kalibrierelement in der ersten Endposition angeordnet ist, beim Verstellen des Roboterarms zwischen wenigstens zwei Kalibrierstellungen A, B des Roboterarms, von denen eine die erste Kalibrierstellung sein kann oder beide Kalibrierstellungen von der ersten Kalibrierstellung verschieden sein können, das roboterarmfeste Kalibrierelement in der ersten Endposition angeordnet und eine Orientierung des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem ersten Kalibrierelement wird (bei diesem Verstellen des Roboterarms zwischen den zwei Kalibrierstellungen A, B des Roboterarms) beibehalten, bei dem Erfassen werden Stellungen der Gelenke des Roboterarms in diesen wenigstens zwei Kalibrierstellungen A, B erfasst, und der Roboterarm wird (auch) auf Basis dieser erfassten Stellungen der Gelenke kalibriert.

Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung bei dem Verstellen des Roboterarms aus der bzw. wenigstens einer der zweiten Kalibrierstellung(en) in die bzw. wenigstens eine der weitere Kalibrierstellung(en), in der das roboterarmfeste Kalibrierelement in der (jeweiligen) zweiten Endposition, in der es in dieser (jeweiligen) zweiten Kalibrierstellung angeordnet war, angeordnet ist, beim Verstellen des Roboterarms zwischen wenigstens zwei Kalibrierstellungen A‘, B‘ des Roboterarms, von denen eine die (jeweilige) zweite Kalibrierstellung sein kann oder beide Kalibrierstellungen von der (jeweiligen) zweiten Kalibrierstellung verschieden sein können, das roboterarmfeste Kalibrierelement in der (jeweiligen) zweiten Endposition angeordnet und eine Orientierung des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem (jeweiligen) zweiten Kalibrierelement wird (bei diesem Verstellen des Roboterarms zwischen den zwei Kalibrierstellungen A‘, B‘ des Roboterarms) beibehalten, bei dem Erfassen werden Stellungen der Gelenke des Roboterarms in diesen wenigstens zwei Kalibrierstellungen A‘, B‘ erfasst, und der Roboterarm wird (auch) auf Basis dieser erfassten Stellungen der Gelenke kalibriert.

Somit wird in einer Ausführung der Roboterarm (jeweils) so, dass er nicht nur die Position, sondern auch die Orientierung des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem jeweiligen Kalibrierelement beibehält, bzw. in seinem entsprechenden Nullraum verstellt.

Dadurch können in einer Ausführung weitere Gelenkstellungen zum Kalibrieren besonders vorteilhaft angefahren werden, vorzugsweise unter geringer(er) Belastung der Kalibrierelemente. Zusätzlich oder alternativ können in einer Ausführung durch ein solchen Verstellen des Roboterarms in seinem entsprechenden Nullraum zusätzliche Gelenkstellungen zum Kalibrieren genutzt werden. Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung bei dem Verstellen des Roboterarms aus der ersten Kalibrierstellung in eine weitere Kalibrierstellung, in der das roboterarmfeste Kalibrierelement in der ersten Endposition angeordnet ist, in wenigstens zwei Kalibrierstellungen U, V des Roboterarms, von denen eine die erste Kalibrierstellung sein kann oder beide Kalibrierstellungen von der ersten Kalibrierstellung verschieden sein können, das roboterarmfeste Kalibrierelement in der ersten Endposition angeordnet und das roboterarmfeste Kalibrierelement weist relativ zu dem ersten Kalibrierelement in diesen wenigstens zwei Kalibrierstellungen U, V unterschiedliche Orientierungen relativ zu dem ersten Kalibrierelement auf bzw. ändert bei diesem Verstellen des Roboterarms zwischen den zwei Kalibrierstellungen U, V des Roboterarms seine Orientierung relativ zu dem ersten Kalibrierelement, bei dem Erfassen werden Stellungen der Gelenke des Roboterarms in diesen wenigstens zwei Kalibrierstellungen U, V erfasst, und der Roboterarm wird (auch) auf Basis dieser erfassten Stellungen der Gelenke kalibriert.

Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung bei dem Verstellen des Roboterarms aus der bzw. wenigstens einer der zweiten Kalibrierstellung(en) in die bzw. wenigstens eine der weitere Kalibrierstellung(en), in der das roboterarmfeste Kalibrierelement in der (jeweiligen) zweiten Endposition, in der es in dieser (jeweiligen) zweiten Kalibrierstellung angeordnet war, angeordnet ist, in wenigstens zwei Kalibrierstellungen LT, V‘ des Roboterarms, von denen eine die (jeweilige) zweite Kalibrierstellung sein kann oder beide Kalibrierstellungen von der (jeweiligen) zweiten Kalibrierstellung verschieden sein können, das roboterarmfeste Kalibrierelement in der (jeweiligen) zweiten Endposition angeordnet und das roboterarmfeste Kalibrierelement weist relativ zu dem (jeweiligen) zweiten Kalibrierelement in diesen wenigstens zwei Kalibrierstellungen U‘, V‘ unterschiedliche Orientierungen relativ zu dem (jeweiligen) zweiten Kalibrierelement auf bzw. ändert bei diesem Verstellen des Roboterarms zwischen den zwei Kalibrierstellungen LT, V‘ des Roboterarms seine Orientierung relativ zu dem (jeweiligen) zweiten Kalibrierelement, bei dem Erfassen werden Stellungen der Gelenke des Roboterarms in diesen wenigstens zwei Kalibrierstellungen LT, V‘ erfasst, und der Roboterarm wird (auch) auf Basis dieser erfassten Stellungen der Gelenke kalibriert. Somit wird in einer Ausführung nur die Position des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem jeweiligen Kalibrierelement beibehalten, aber seine Orientierung relativ zu dem jeweiligen Kalibrierelement verändert.

Dadurch können in einer Ausführung vorteilhaft weitere Gelenkstellungen zum Kalibrieren einfach(er) und/oder präzise(r) angefahren werden und/oder zusätzliche Gelenkstellungen zum Kalibrieren genutzt werden, insbesondere auch, wenn der Roboterarm in der entsprechenden Ausgangs(kalibrier)stellung keinen entsprechenden Nullraum aufweist.

Besonders vorteilhaft können die beiden oben genannten Varianten miteinander, insbesondere sequentiell, kombiniert werden, insbesondere, indem nach einem Verstellen des Roboterarms zwischen zwei Kalibrierstellungen, in denen das roboterarmfeste Kalibrierelement relativ zu dem jeweiligen Kalibrierelement unterschiedliche Orientierungen, aber dieselbe Position aufweist, der Roboterarm danach unter Beibehaltung der Position und Orientierung verstellt wird, und/oder nach einem Verstellen des Roboterarms zwischen zwei Kalibrierstellungen, in denen das roboterarmfeste Kalibrierelement relativ zu dem jeweiligen Kalibrierelement dieselbe Position und Orientierung aufweist, der Roboterarm danach unter Beibehaltung der Position und Veränderung der Orientierung verstellt wird.

Dadurch können besonders vorteilhaft zusätzliche Gelenkstellungen zum Kalibrieren genutzt und dadurch das Kalibrieren, insbesondere seine Präzision und/oder Geschwindigkeit, verbessert, werden. Besonders vorteilhaft kann es sein, unter Beibehaltung der Position und Orientierung des roboterarmfesten Kalibrierelement relativ zu dem jeweiligen Kalibrierelement mehr als zwei Kalibrierstellungen anzufahren und die in diesen Kalibrierstellungen erfassten Gelenkstellungen zum Kalibrieren zu nutzen.

In einer Ausführung wird der Roboterarm in der ersten Kalibrierstellung, in einer Weiterbildung bei einem Verstellen von der ersten Kalibrierstellung in die weitere Kalibrierstellung und/oder wenigstens während des Erfassens der Gelenkstellungen in der ersten und/oder dieser weiteren Kalibrierstellung, derart kraftgeregelt, dass das roboterarmfeste Kalibrierelement in der ersten Endposition eine Kontaktkraft auf das erste Kalibrierelement ausübt und durch das erste Kalibrierelement in der ersten Endposition abgestützt wird.

Zusätzlich oder alternativ wird der Roboterarm in der bzw. wenigstens einer der zweiten Kalibrierstellung, in einer Weiterbildung bei einem Verstellen von der bzw. wenigstens einer der zweiten Kalibrierstellung(en) in die entsprechende weitere Kalibrierstellung und/oder wenigstens während des Erfassens der Gelenkstellungen in der (jeweiligen) zweiten und/oder dieser weiteren Kalibrierstellung, derart kraftgeregelt, dass das roboterarmfeste Kalibrierelement in der (jeweiligen) zweiten Endposition eine Kontaktkraft auf das jeweilige zweite Kalibrierelement ausübt und durch das jeweilige zweite Kalibrierelement in der (jeweiligen) zweiten Endposition abgestützt wird.

Hierdurch können in einer Ausführung das roboterarmfeste Kalibrierelement vorteilhaft in seiner jeweiligen Endposition gesichert und dadurch insbesondere das Kalibrieren, insbesondere seine Präzision, und/oder ein Zeitbedarf verbessert werden.

In einer Ausführung weist das erste Kalibrierelement eine Führungsfläche mit einer Kavität auf, wobei das roboterarmfeste Kalibrierelement durch die Kavität in einer definierten Stützposition abstützbar ist, die die erste Endposition bestimmt, wobei die Führungsfläche zu der Kavität hin, vorzugsweise trichterartig, konvergiert.

In einer Weiterbildung weist das bzw. eines oder mehrere der zweite(n) Kalibrierelement(e jeweils) eine Führungsfläche mit einer Kavität auf, wobei das roboterarmfeste Kalibrierelement durch die (jeweilige) Kavität in einer definierten Stützposition abstützbar ist, die die (jeweilige) zweite Endposition bestimmt, wobei die Führungsfläche zu der Kavität hin, vorzugsweise trichterartig, konvergiert. Zusätzlich oder alternativ weist das roboterarmfeste Kalibrierelement eine wenigstens teilweise sphärische bzw. (teil)kugelförmige Kontakt- bzw. Oberfläche zum Abgleiten auf der (jeweiligen) Führungsfläche auf. Zusätzlich oder alternativ weist in einer Ausführung die bzw. eine oder mehrere der Führungsfläche(n jeweils) eine oder mehrere Führungen auf, die dazu ausgebildet sind, das roboterarmfeste Kalibrierelement in die (jeweilige) Kavität entlang (jeweils) einer eindimensionalen, vorzugsweise wenigstens teilweise geraden, Führungsbahn zu führen. In einer anderen Ausführung weist umgekehrt das roboterarmfeste Kalibrierelement eine Führungsfläche mit einer Kavität auf, wobei das erste Kalibrierelement durch die Kavität in einer definierten Stützposition abstützbar ist, die die erste Endposition bestimmt, wobei die Führungsfläche zu der Kavität hin, vorzugsweise trichterartig, konvergiert.

In einer Weiterbildung weist das erste Kalibrierelement und in einer Ausführung auch das bzw. eines oder mehrere der zweite(n) Kalibrierelement(e jeweils) eine wenigstens teilweise sphärische bzw. (teil)kugelförmige Kontakt- bzw. Oberfläche zum Abgleiten auf dieser Führungsfläche auf. Zusätzlich oder alternativ weist in einer Ausführung die Führungsfläche eine oder mehrere Führungen auf, die dazu ausgebildet sind, das erste bzw. (jeweilige) zweite roboterarmfeste Kalibrierelement in die (jeweilige) Kavität entlang (jeweils) einer eindimensionalen, vorzugsweise wenigstens teilweise geraden, Führungsbahn zu führen.

Hierdurch können in einer Ausführung das mechanische bzw. formschlüssige Führen bzw. das Kalibrieren, insbesondere seine Präzision, und/oder ein Zeit- und/oder Raumbedarf verbessert werden.

In einer Ausführung weist das Verfahren den Schritt auf:

- kraftgeregeltes Bewegen des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem ersten Kalibrierelement mithilfe des Roboterarms, wobei bei diesem Bewegen das roboterarmfeste Kalibrierelement durch die Führung entlang der Führungsbahn geführt wird und dabei Stellungen der Gelenke des Roboterarms in wenigstens zwei Kalibrierstellungen erfasst werden; wobei der Roboterarm auf Basis dieser Gelenkstellungen kalibriert wird.

In einer Weiterbildung weist das Verfahren den Schritt auf:

- kraftgeregeltes Bewegen des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem bzw. einem oder mehreren der zweiten Kalibrierelement(en jeweils) mithilfe des Roboterarms, wobei bei diesem Bewegen das roboterarmfeste Kalibrierelement durch die (jeweilige) Führung entlang der Führungsbahn geführt wird und dabei Stellungen der Gelenke des Roboterarms in wenigstens zwei Kalibrierstellungen erfasst werden; wobei der Roboterarm auf Basis dieser Gelenkstellungen kalibriert wird. Die bzw. eine oder mehrere der Führungen weisen in einer Ausführung (jeweils) wenigstens eine Kante, vorzugsweise Rille, in der Führungsfläche auf.

Durch die (jeweilige) Führung wird in einer Ausführung eine definierte Richtung zur Verfügung gestellt, die durch die wenigstens zwei Kalibrierstellungen erfasst und so vorteilhaft zum Kalibrieren genutzt werden kann. Hierdurch kann in einer Ausführung das Kalibrieren, insbesondere seine Präzision, und/oder ein Zeit- und/oder Raumbedarf verbessert werden.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein System, insbesondere hard- und/oder software-, in einer Ausführung programmtechnisch, zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein bzw. das System eine hier beschriebene Messvorrichtung auf, kann insbesondere hieraus bestehen.

Zusätzlich oder alternativ weist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ein bzw. das System eine Steuerung auf, die, insbesondere hard- und/oder software-, in einer Ausführung programmtechnisch, zum

- Steuern des Roboterarms zum Positionieren des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem ersten Kalibrierelement mithilfe des Roboterarms in einer der ersten Startpositionen;

- Steuern des Roboterarms zum kraftgeregelten Bewegen des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem ersten Kalibrierelement in die erste Zustellrichtung mithilfe des Roboterarms, wobei bei diesem Bewegen das roboterarmfeste Kalibrierelement durch das erste Kalibrierelement in die erste Endposition geführt wird und der Roboter bei dieser eine erste Kalibrierstellung aufweist; und

- Erfassen von ersten Stellungen der Gelenke des Roboterarms in der ersten Kalibrierstellung, vorzugsweise mithilfe von entsprechenden Sensoren; eingerichtet ist, kann insbesondere hieraus bestehen.

Zusätzlich oder alternativ weist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ein bzw. das System, insbesondere seine Steuerung, ein Kalibriermittel zum Kalibrieren des Roboterarms auf Basis der erfassten ersten Gelenkstellungen auf, kann insbesondere hieraus bestehen.

In einer Ausführung ist, insbesondere hard- und/oder software-, in einer Ausführung programmtechnisch, die Steuerung zum

- Steuern des Roboterarms zum Positionieren des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem zweiten Kalibrierelement mithilfe des Roboterarms in einer der zweiten Startpositionen;

- Steuern des Roboterarms zum kraftgeregelten Bewegen des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem zweiten Kalibrierelement in die zweite Zustellrichtung mithilfe des Roboterarms, wobei bei diesem Bewegen das roboterarmfeste Kalibrierelement durch das zweite Kalibrierelement in die zweite Endposition geführt wird und der Roboter bei dieser Endposition eine zweite Kalibrierstellung aufweist; und

- Erfassen von zweiten Stellungen der Gelenke des Roboterarms in der zweiten Kalibrierstellung, vorzugsweise mithilfe von entsprechenden Sensoren; und/oder das Kalibriermittel zum Kalibrieren des Roboterarms auf Basis der ersten und zweiten Gelenkstellungen eingerichtet.

In einer Ausführung ist, insbesondere hard- und/oder software-, in einer Ausführung programmtechnisch, die Steuerung zum

- Steuern des Roboterarms zum Verstellen des Roboterarms aus der ersten Kalibrierstellung in wenigstens eine weitere Kalibrierstellung, in der das roboterarmfeste Kalibrierelement in der ersten Endposition angeordnet ist; und

- Erfassen von weiteren Stellungen der Gelenke des Roboterarms in dieser weiteren Kalibrierstellung, vorzugsweise mithilfe von entsprechenden Sensoren; und/oder das Kalibriermittel zum Kalibrieren des Roboterarms auf Basis auch dieser weiteren Gelenkstellungen eingerichtet.

In einer Ausführung ist, insbesondere hard- und/oder software-, in einer Ausführung programmtechnisch, die Steuerung dazu eingerichtet dass

- bei dem Verstellen des Roboterarms aus der ersten Kalibrierstellung in eine weitere Kalibrierstellung, in der das roboterarmfeste Kalibrierelement in der ersten Endposition angeordnet ist, beim Verstellen des Roboterarms zwischen wenigstens zwei Kalibrierstellungen des Roboterarms das roboterarmfeste Kalibrierelement in der ersten Endposition angeordnet ist und eine Orientierung des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem ersten Kalibrierelement beibehalten wird, und bei dem Erfassen Stellungen der Gelenke des Roboterarms in diesen wenigstens zwei Kalibrierstellungen erfasst werden; und/oder

- bei dem Verstellen des Roboterarms aus der ersten Kalibrierstellung in eine weitere Kalibrierstellung, in der das roboterarmfeste Kalibrierelement in der ersten Endposition angeordnet ist, in wenigstens zwei Kalibrierstellungen des Roboterarms das roboterarmfeste Kalibrierelement in der ersten Endposition angeordnet ist und das roboterarmfeste Kalibrierelement relativ zu dem ersten Kalibrierelement in diesen wenigstens zwei Kalibrierstellungen unterschiedliche Orientierungen relativ zu dem ersten Kalibrierelement aufweist, und bei dem Erfassen Stellungen der Gelenke des Roboterarms in diesen wenigstens zwei Kalibrierstellungen erfasst werden, und/oder das Kalibriermittel zum Kalibrieren des Roboterarms auf Basis (auch) dieser erfassten Gelenkstellungen eingerichtet.

In einer Ausführung ist, insbesondere hard- und/oder software-, in einer Ausführung programmtechnisch, die Steuerung zum

- Steuern des Roboterarms zum kraftgeregelten Bewegen des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem ersten Kalibrierelement mithilfe des Roboterarms, wobei bei diesem Bewegen das roboterarmfeste Kalibrierelement durch die Führung entlang der Führungsbahn geführt wird und dabei Stellungen der Gelenke des Roboterarms in wenigstens zwei Kalibrierstellungen erfasst werden, vorzugsweise mithilfe von entsprechenden Sensoren; und/oder das Kalibriermittel zum Kalibrieren des Roboterarms dieser Gelenkstellungen eingerichtet.

Ein System und/oder ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere wenigstens eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU), Graphikkarte (GPU) oder dergleichen, und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die Verarbeitungseinheit kann 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 kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die Verarbeitungseinheit die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere den Roboterarm steuern und/oder kalibrieren kann. Unter einem Steuern im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere auch ein Regeln bzw. Kommandieren auf Basis einer Abweichung zwischen Soll- und Ist-Werten verstanden. Ein Computerprogrammprodukt kann in einer Ausführung ein, insbesondere computerlesbares und/oder nicht-flüchtiges, Speichermedium zum Speichern eines Programms bzw. von Anweisungen bzw. mit einem darauf gespeicherten Programm bzw. mit darauf gespeicherten Anweisungen aufweisen, insbesondere sein. In einer Ausführung veranlasst ein Ausführen dieses Programms bzw. dieser Anweisungen durch ein System bzw. eine Steuerung, insbesondere einen Computer oder eine Anordnung von mehreren Computern, das System bzw. die Steuerung, insbesondere den bzw. die Computer, dazu, ein hier beschriebenes Verfahren bzw. einen oder mehrere seiner Schritte auszuführen, bzw. sind das Programm bzw. die Anweisungen hierzu eingerichtet.

In einer Ausführung sind ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise computerimplementiert bzw. 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 Roboterarm auf.

Ein Kalibrieren eines Roboterarms kann insbesondere das Bestimmen von Parametern eines, vorzugsweise kinematischen, Modells des Roboterarms umfassen.

Ein solches Modell bildet in einer Ausführung Stellungen q der Gelenke des Roboterarms und Posen X einer roboterfesten Referenz, vorzugsweise eines Endflanschs, Endeffektors, TCPs oder dergleichen, aufeinander ab und hängt von Parametern p ab, wobei eine Pose in fachüblicher Weise eine ein-, zwei- oder dreidimensionale Position und/oder eine ein-, zwei- oder dreidimensionale Orientierung beschreiben kann (Vorwärtskinematik: X= V(q p) bzw.

Rückwärtskinematik q = V(X, p‘)). Durch entsprechende Wertepaare {X, qi} können die Parameter in an sich bekannter Weise bestimmt werden, beispielsweise mithilfe der Minimierung der Messfehler E| - V(q _h p)| oder dergleichen.

Ein Kalibrieren eines Roboterarms kann insbesondere das Bestimmen von Transformationen zwischen roboterarmfesten Koordinatensystemen und umgebungsfesten Koordinatensystemen umfassen.

Eine Pose des roboterarmfesten Kalibrierelements kann in einer Ausführung einerseits durch eine Transformation von einem umgebungsfesten Koordinatensystem in ein roboterarmbasisfestes Koordinatensystem, von diesem - insbesondere mittels eines, vorzugsweise kinematischen, Modells des Roboterarms in Abhängigkeit von dessen Gelenkstellungen - in ein endflanschfestes Koordinatensystem und die darin beschriebene Pose des roboterarmfesten Kalibrierelements und andererseits in dem umgebungsfesten Koordinatensystem und die darin beschriebene Pose des roboterarmfesten Kalibrierelements in der jeweiligen Endposition beschrieben werden. Entsprechend können durch entsprechende Wertepaare {X, qi} in an sich bekannter Weise die Transformation zwischen einem umgebungsfesten Koordinatensystem und einem roboterarmbasisfesten Koordinatensystem (und damit in einer Ausführung die Pose des Roboterarms bzw. seiner Basis relativ zu dem umgebungsfesten Koordinatensystem) und/oder die Transformation zwischen einem endflanschfesten Koordinatensystem und einem endeffektor- bzw. kalibrierelementfesten Koordinatensystem bestimmt werden.

Allgemein erfolgt das Kalibrieren des Roboterarms in einer Ausführung auf Basis der erfassten (ersten, weiteren und/oder zweiten) Gelenkstellungen und der bekannten, in einer Ausführung vorgegebenen und/oder vermessenen, Endposition(en).

Ein Erfassen umfasst in einer Ausführung ein, vorzugsweise sensorisches, Erfassen und/oder ein Abspeichern von Messwerten.

In einer Ausführung übt das roboterarmfeste Kalibrierelement infolge des kraftgeregelten Bewegens beim Bewegen in die erste Endposition eine Kontaktkraft, in einer Weiterbildung eine vorgegebene bzw. Soll-Kontaktkraft, auf das erste Kalibrierelement und/oder beim Bewegen in die zweite Endposition eine Kontaktkraft, in einer Weiterbildung eine vorgegebene bzw. Soll-Kontaktkraft, auf das zweite Kalibrierelement aus. Dadurch kann in einer Ausführung das Anfahren der Endposition und damit das Kalibrieren, insbesondere seine Präzision, und/oder ein Zeitbedarf verbessert werden. Zusätzlich oder alternativ kann insbesondere hierdurch vorteilhaft die entsprechende Zustellrichtung von einer Gravitationsrichtung abweichen, beispielsweise der Roboterarm das roboterarmfeste Kalibrierelement auch horizontal, über Kopf oder dergleichen, in die jeweilige Endposition bewegen.

Ein kraftgeregeltes Bewegen kann in einer Ausführung auch eine zusätzliche Positionsregelung, insbesondere also eine hybride Kraft-Positions-Regelung umfassen. Insbesondere kann ein kraftgeregeltes Bewegen in eine Zustellrichtung ein positionsgeregeltes Bewegen in der Zustellrichtung und ein kraftgeregeltes Bewegen, insbesondere Ausweichen, quer hierzu umfassen.

Ein kraftgeregeltes Bewegen in eine Zustellrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann in einer Ausführung neben einer (Bewegungs)Komponente in dieser Zustellrichtung auch eine (Bewegungs)Komponente quer zur Zustellrichtung aufweisen bzw. umfassen, die vorzugsweise durch das das roboterarmfeste Kalibrierelement kontaktierende bzw. erste oder zweite Kalibrierelement formschlüssig bzw. mechanisch bewirkt wird. Entsprechend kann in einer Ausführung bei einer Verschiebung des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem dieses kontaktierenden bzw. ersten oder zweiten Kalibrierelement in einer Zustellrichtung das roboterarmfeste Kalibrierelement relativ zu diesem es kontaktierenden Kalibrierelement zusätzlich zu dieser Verschiebung eine Bewegung quer zu dieser Zustellrichtung ausführen, die durch das kontaktierende bzw. erste oder zweite Kalibrierelement formschlüssig bzw. mechanisch bewirkt wird. Somit bewirkt die Kraftregelung in einer Ausführung bei einem bzw. dem (kraftgeregelten) Bewegen des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem dieses kontaktierenden bzw. ersten oder zweiten Kalibrierelement in die erste bzw. zweite Zustellrichtung eine mit der Verschiebung in dieser Zustellrichtung, insbesondere mechanisch und/oder formschlüssig, gekoppelte Relativbewegung quer hierzu, so dass das roboterarmfeste Kalibrierelement unter Verwendung bzw. Ausnutzung eines einzigen Freiheitsgrads, insbesondere des Freiheitsgrads in der Zustellrichtung, in die jeweilige Endposition geführt wird. 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;

Fig. 2: eine Draufsicht auf ein erstes Kalibrierelement der Fig. 1 ; und

Fig. 3: ein Verfahren nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein System nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, das einen Roboterarm 1 mit einer Roboterarmbasis, bezüglich der ein roboterarmbasisfestes Koordinatensystem B festgelegt ist, und einem Endflansch 1.2, bezüglich dem ein endflanschfestes Koordinatensystem F festgelegt ist, sowie eine Steuerung 3 zum Steuern des Roboterarms 1 aufweist.

An dem Endflansch 1.2 ist ein roboterarmfestes Kalibrierelement einer Messvorrichtung des Systems mit einer teilweise sphärischen Ober- bzw. Kontaktfläche 2 angeordnet.

Die Messvorrichtung weist zudem ein erstes Kalibrierelement 10 mit einer Führungsfläche 10.1 auf, die durch eine Vertiefung in Form einer Pyramide gebildet wird, deren (im Ausführungsbeispiel exemplarisch vier) Kanten 11 Führungen zum Führen der sphärische Ober- bzw. Kontaktfläche des roboterarmfesten Kalibrierelements 2 entlang eindimensionaler, gerader Führungsbahnen bilden. Der Spitzenbereich der pyramidenförmigen Vertiefung, in dem die sphärische Ober- bzw. Kontaktfläche des roboterarmfesten Kalibrierelements 2 bei einem Einführen in die Vertiefung schlussendlich in einer eindeutig( definierten ersten Position formschlüssig gestoppt wird, ist in Fig. 1 zur Illustration kreuzschraffiert angedeutet und bildet eine Kavität 12, wobei die Führungsfläche 10.1 zu dieser Kavität 12 hin trichterartig konvergiert.

Die Messvorrichtung weist weiter ein zweites Kalibrierelement 20 mit einer Führungsfläche 20.1 auf, die durch eine Vertiefung in Form eines Kegels gebildet wird, dessen Spitzenbereich analog die sphärische Ober- bzw. Kontaktfläche des roboterarmfesten Kalibrierelements 2 bei einem Einführen in diese Vertiefung schlussendlich in einer eindeutig( definierten zweiten Position formschlüssig stoppt.

Zum Kalibrieren des Roboterarms 1 steuert die Steuerung 3 diesen zunächst in eine Stellung, in der die sphärische Ober- bzw. Kontaktfläche des roboterarmfesten Kalibrierelements 2 grob wenigstens teilweise innerhalb der Vertiefung des erstes Kalibrierelements 10 positioniert ist (Fig. 3: Schritt S10).

Dann bewegt die Steuerung 3 das roboterarmfeste Kalibrierelement 2 relativ zu dem ersten Kalibrierelement 10 in eine erste Zustellrichtung, die in Fig. 1 vertikal nach unten ist, mithilfe des Roboterarms 1 , indem sie den Roboterarm 1 kraftgeregelt entsprechend verfährt (Fig. 3: Schritt S20).

Bei diesem Bewegen trifft das roboterarmfeste Kalibrierelement 2 auf die Führungsfläche 10.1. Dann wird es unter weiterem kraftgeregelten Einfahren in die Vertiefung mithilfe des Roboterarms 1 zunächst bis zu einer der Kanten 11 und anschließend entlang dieser bis in die Kavität 12 eingefahren und dabei durch die Führungsfläche 10.1 bzw. Kante 11 mechanisch bzw. formschlüssig geführt.

Wenn das roboterarmfeste Kalibrierelement in der Kavität 12 gestoppt ist und eine erste Endposition X aufweist, werden in dieser ersten Kalibrierstellung des Roboterarms 1 die Stellungen qn seiner Gelenke erfasst, von denen in Fig. 1 eines exemplarisch mit 1.1 bezeichnet ist (Fig. 3: Schritt S30), wobei das roboterarmfeste Kalibrierelement während dieser Erfassung weiterhin kraftgeregelt in der Kavität 12 eine Kontaktkraft auf die Führungsfläche 10.1 ausübt.

Vorher werden wenigstens einmal beim Abfahren der Kante 11 in einer dabei durchfahrenen weiteren Kalibrierstellung des Roboterarms 1 die Stellungen q der Gelenke erfasst.

Während das roboterarmfeste Kalibrierelement weiterhin kraftgeregelt in der Kavität 12 eine Kontaktkraft auf die Führungsfläche 10.1 ausübt, wird der Roboterarm 1 aus der ersten Kalibrierstellung in wenigstens eine weitere Kalibrierstellung verstellt, wobei das roboterarmfeste Kalibrierelement weiterhin in der ersten Endposition angeordnet bleibt bzw. durch die kraftgeregelte Kontaktkraft in Zusammenwirken mit der Kavität 12 die erste Endposition beibehält (Fig. 3: Schritt S40). Auch in dieser weiteren Kalibrierstellung werden die Stellungen qi ₂ der Gelenke erfasst (Fig. 3: Schritt S50), wobei das roboterarmfeste Kalibrierelement während dieser Erfassung weiterhin kraftgeregelt in der Kavität 12 eine Kontaktkraft auf die Führungsfläche 10.1 ausübt.

Dabei kann in einer Ausführung beim Verstellen in die weitere Kalibrierstellung die Orientierung des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem ersten Kalibrierelement 10 verändert werden. Danach kann in einer Ausführung unter Beibehaltung der erste Endposition und der Orientierung des roboterarmfesten Kalibrierelements relativ zu dem ersten Kalibrierelement der Roboterarm 1 in wenigstens eine weitere Kalibrierstellung verstellt und die Stellungen der Gelenke auch in dieser bzw. diesen weitere(n) Kalibrierstellung(en) erfasst werden.

Gleichermaßen kann bereits beim Verstellen des Roboterarm 1 aus der ersten Kalibrierstellung in eine weitere Kalibrierstellung das roboterarmfeste Kalibrierelement sowohl die erste Endposition als auch seine Orientierung relativ zu dem ersten Kalibrierelement beibehalten und gegebenenfalls danach der Roboterarm unter Beibehaltung der erste Endposition des roboterarmfesten Kalibrierelements und Änderung von dessen Orientierung relativ zu dem ersten Kalibrierelement in wenigstens eine weitere Kalibrierstellung verstellt werden.

Anschließend wird in analoger Weise die sphärische Ober- bzw. Kontaktfläche des roboterarmfesten Kalibrierelements 2 mithilfe des Roboterarms 1 grob wenigstens teilweise innerhalb der Vertiefung des zweiten Kalibrierelements 20 positioniert (Fig. 3: Schritt S60).

Dann bewegt die Steuerung 3 das roboterarmfeste Kalibrierelement relativ zu dem zweiten Kalibrierelement in eine zweite Zustellrichtung, die in Fig. 1 ebenfalls vertikal nach unten ist, mithilfe des Roboterarms 1 , indem sie den Roboterarm 1 kraftgeregelt entsprechend verfährt (Fig. 3: Schritt S70).

Bei diesem Bewegen trifft das roboterarmfeste Kalibrierelement auf die Führungsfläche 20.1. Dann wird es unter weiterem kraftgeregelten Einfahren in die Vertiefung mithilfe des Roboterarms 1 bis in den Spitzenbereich der kegelförmigen Vertiefung eingefahren und dabei durch die Führungsfläche 20.1 mechanisch bzw. formschlüssig zwangsgeführt.

Wenn das roboterarmfeste Kalibrierelement in der durch diesen Spitzenbereich gebildeten zweiten Kavität 22 gestoppt ist und eine zweite Endposition X ₂ aufweist, werden in dieser zweiten Kalibrierstellung des Roboterarms 1 die Stellungen q _2i seiner Gelenke erfasst (Fig. 3: Schritt S80), wobei das roboterarmfeste Kalibrierelement 2 während dieser Erfassung weiterhin kraftgeregelt in der Kavität 22 eine Kontaktkraft auf die Führungsfläche 20.1 ausübt.

Während das roboterarmfeste Kalibrierelement 2 weiterhin kraftgeregelt in der Kavität 22 eine Kontaktkraft auf die Führungsfläche 20.1 ausübt, wird der Roboterarm 1 aus der zweiten Kalibrierstellung in wenigstens eine weitere Kalibrierstellung verstellt, wobei das roboterarmfeste Kalibrierelement weiterhin in der zweiten Endposition angeordnet bleibt bzw. durch die kraftgeregelte Kontaktkraft in Zusammenwirken mit der Kavität 22 die zweite Endposition beibehält (Fig. 3: Schritt S90). Auch in dieser weiteren Kalibrierstellung werden die Stellungen q ₂₂ der Gelenke erfasst (Fig. 3: Schritt S100), wobei das roboterarmfeste Kalibrierelement während dieser Erfassung weiterhin kraftgeregelt in der Kavität 22 eine Kontaktkraft auf die Führungsfläche 20.1 ausübt. Wie vorstehend mit Bezug auf das erste Kalibrierelement erläutert, kann dabei in zwei oder mehr der Kalibrierstellungen das roboterarmfeste Kalibrierelement dieselbe Endposition und unterschiedliche Orientierungen und/oder dieselbe Endposition und Orientierung aufweisen.

Die Endpositionen sind in einem umgebungsfesten Koordinatensystem W bekannt, beispielsweise auf Basis von Messungen vorgegeben. Dann kann in einem Schritt S110 ein kinematisches Modell des Roboterarms 1 kalibriert werden, indem rein beispielhaft Parameter p des Modells V so bestimmt werden, dass die Summe der Abweichung |X - V (qi ₂ , p)| + |Xi - V(q ₂₂ , p)| + |X ₂ - V(q ₂ i, p)| + |X ₂ - V (q ₂₂ , p)| minimal wird.

Zusätzlich oder alternativ können in Schritt S110 eine Transformation zwischen dem umgebungsfesten Koordinatensystem W und dem roboterarmbasisfesten Koordinatensystem B und/oder zwischen dem endflanschfesten Koordinatensystem F und einem roboterwerkzeugfesten Koordinatensystem T in an sich bekannter Weise, beispielsweise auf Basis des Zusammenhangs _F 7T • eT _F (q) - _W TB = w _F , ermittelt werden, wobei _W T _B die (gesuchte) Transformation von dem umgebungsfesten Koordinatensystem W in das roboterarmbasisfeste Koordinatensystem B (die die Pose der Roboterbasis relativ zur Umgebung bzw. dem umgebungsfesten Koordinatensystem W bestimmt), _B T _F die von den Gelenkstellungen q abhängige, mithilfe des bzw. eines kinematischen Modells ermittelte Transformation von dem roboterarmbasisfesten Koordinatensystem B in das endflanschfeste Koordinatensystem F, _F 7T die (gesuchte) T ransformation von dem endflanschfesten Koordinatensystem F in das roboterwerkzeugfeste Koordinatensystem T (die die Pose des Roboterwerkzeugs relativ zum Endflansch bestimmt), und _B 7T die Transformation von dem umgebungsfesten Koordinatensystem W in das in der jeweiligen Endposition angeordnete roboterwerkzeugfeste Koordinatensystem bezeichnet, die auf Basis einer Vermessung der Kavitäten 12, 22 relativ zu W ermittelt werden können. Bei diesem Kalibrieren werden wiederum die verschiedenen erfassten Gelenkstellungen und die jeweiligen, bekannten Endpositionen genutzt.

Zusätzlich ist durch die beiden Stellungen q , qn entlang der Kante 11 , deren Orientierung relativ zu W auf Basis einer Vermessung der Führungsfläche 10.1 bekannt, neben der Position auch eine Orientierung des in der ersten Endposition angeordneten roboterwerkzeugfesten Koordinatensystems bekannt und kann vorteilhaft bei der vorstehend beschriebenen Kalibrierung verwendet werden.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist.

So wurden rein beispielhaft ein erstes und ein zweites Kalibrierelement erläutert, von denen eines rein beispielhaft eine Führungsfläche in Form einer pyramidenförmigen Vertiefung (deren Kanten Führungen zum Führen des roboterarmfesten Kalibrierelements in die Kavität 12 entlang einer eindimensionalen, geraden Führungsbahn bilden) und das andere wiederum rein beispielhaft eine Führungsfläche in Form einer kegelförmigen Vertiefung aufweist. Natürlich können auch beide Kalibrierelemente jeweils die pyramidenförmige oder kegelförmige Vertiefung oder eine andersartige Vertiefung aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann statt einer Form einer Pyramide mit vier Kanten eine Form einer anderen Pyramide, beispielsweise mit nur drei Kanten, verwendet werden Zusätzlich oder alternativ können eine oder mehrere weitere zweite Kalibrierelemente in analoger Weise vorgesehen bzw. verwendet werden, wie dies mit Bezug auf die zweite Führungsfläche 20.1 rein beispielhaft illustriert wurde. Zusätzlich oder alternativ können eines oder mehrere der Kalibrierelemente in anderer Weise zur Umgebung orientiert sein, beispielsweise horizontale oder nach oben gerichtete Zustellrichtungen aufweisen, was insbesondere die Flexibilität und/oder den Raumbedarf verbessern kann.

We bereits erwähnt, kann ein kraftgeregeltes Bewegen auch eine zusätzliche Positionsregelung, insbesondere also eine hybride Kraft-Positions-Regelung umfassen. Rein beispielhaft kann in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Zustellbewegung in die jeweilige Zustellrichtung in der Zustellrichtung positionsgeregelt erfolgen und der Roboterarm 1 dabei mit dem roboterarmfesten Kalibrierelement 2 quer hierzu, also im Ausführungsbeispiel horizontal, infolge der Führung durch das jeweilige umgebungsfeste Kalibrierelement kraftgeregelt ausweichen.

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 können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.

Bezuqszeichenliste

1 Roboterarm

1.1 Gelenk

1.2 Endflansch

2 roboterarmfestes Kalibrierelement

3 Roboterarmsteuerung

10 erstes Kalibrierelement

10.1 Führungsfläche

11 Kante

12 Kavität

20 zweites Kalibrierelement

20.1 Führungsfläche

22 Kavität

B roboterarmbasisfestes Koordinatensystem

F endflanschfestes Koordinatensystem

T roboterwerkzeugfestes Koordinatensystem

W umgebungsfestes Koordinatensystem