[发明专利]控制用于旋入螺钉的机器人操纵器的方法

说明书

本发明涉及一种用于控制可运动、用于将至少已经插入螺纹中的螺钉旋入的机器人操纵器的方法和装置，螺钉具有带有工具容纳接口的螺钉头，机器人操纵器在其远端处具有工具，工具设计用于嵌入到工具容纳接口中，螺钉具有螺钉中心轴，工具具有工具中心轴，从而使工具能够在机器人操纵器上旋转。该方法包括以下步骤：预先设定(101)至少插入到螺纹中的螺钉的工具容纳接口的位置，将工具定位(102)在工具容纳接口上方并且使工具中心轴相对于螺钉中心轴同心地以8°的最大偏差取向，在工具中心轴的力控制和/或阻抗控制的闭合翻转运动下，使工具沿工具中心轴运动(103)到工具容纳接口中直到工具和工具容纳接口之间存在形状配合的连接，以工具的第一旋转方向将螺钉旋入(104)直到达到或超过作用在工具上的扭矩/力的预设极限值G1，在达到或超过极限值G1之后，工具反向于第一旋转方向以[0.01°至10°]范围内的预设角度回转，并且沿着工具中心轴从工具容纳接口上移除(106)工具。

技术领域

本发明涉及一种用于控制能够运动的、致动器驱动的机器人操纵器的方法和装置，该机器人操纵器用于旋入至少已经插入到螺纹中的螺钉。本发明还涉及一种具有这种装置的机器人、计算机系统、数字存储介质、计算机程序产品和计算机程序。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于控制能够运动的、用于旋入至少已经插入到螺纹中的螺钉的机器人操纵器的方法。

本发明可以由独立权利要求的特征得出。优选的扩展方案和设计为从属权利要求的主题。本发明的其他特征、应用可能性以及优点可以由以下的描述以及对本发明的实施例(在图1中示出)的说明中得出。

本发明的另一个方面涉及一种用于控制能够运动的、致动器驱动的机器人操纵器的方法，该机器人操纵器用于将至少已经插入到螺纹中的螺钉旋入。该机器人操纵器优选地具有4-7个自由度。在这种情况下，可以有利地使螺纹本身在空间上固定，例如作为在空间上固定的较大物体(例如发动机块)的一部分。螺钉优选部分地旋入到螺纹中，例如一圈或多圈，从而使螺钉已经嵌入到螺纹中。该螺钉具有带有工具容纳接口的螺钉头以及螺钉中心轴。机器人操纵器在其远端处具有工具，该工具设计为用于嵌入到工具容纳接口中。另外，该工具还具有工具中心轴，以使得工具能够在机器人操纵器上旋转。

本发明提出的方法包括以下步骤。在第一步骤中，预先设定至少插入到螺纹中的螺钉的工具容纳接口的位置。在第二步骤中，将工具定位在工具容纳接口上方并且使工具中心轴相对于螺钉中心轴同心地以8°的最大偏差取向。在第三步骤中，在工具中心轴的力控制和/或阻抗控制的闭合翻转运动(Kippbewegung)下，使工具沿着工具中心轴运动到工具容纳接口中，直到在工具和工具容纳接口之间存在形状配合的连接。有利的是，该连接在随后旋入螺钉(在第四步骤中)时变成形状配合的连接或在第三步骤结束时已经存在形状配合的连接。在第四步骤中，以工具的第一旋转方向将螺钉旋入，直到达到或超过作用在工具上的扭矩/力的预设的极限值G1。螺钉的旋入这样实施，使得工具以第一旋转方向旋转地运动并且沿着螺钉中心轴在螺纹的方向上运动。在第五步骤中，在达到或超过极限值G1之后，工具反向于第一旋转方向以[0.01°至10°]范围内的预设的角度回转。有利的是，工具的回转是灵活的和/或力控制的。在第六步骤中，沿着工具中心轴从工具容纳接口上移除工具。

工具的移除优选在工具中心轴的力控制和/或阻抗控制的闭合翻转运动下完成的。

有利的是，除了在第三和/或第六步骤中工具中心轴的闭合翻转运动之外，还额外地实施工具中心轴重合横向的闭合平移运动。另外，在第三和/或第六步骤中的闭合翻转运动有利地在一个倾斜平面内进行。另外，有利的是，在第三和/或第六步骤中的工具中心轴的闭合翻转运动具有在倾斜平面中的倾斜分量和垂直于该倾斜平面中的倾斜分量。

通过工具中心轴的闭合翻转运动或重叠横向闭合平移运动，本发明提出的方法特别是实现了在将螺钉旋入螺纹的过程中的高可靠性。另外，本发明的方法还实现了使用标准螺丝刀代替昂贵的工业螺丝刀。