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EP3993965A1 - Tactile feedback of an end effector of a robot manipulator over different orientation ranges - Google Patents

Tactile feedback of an end effector of a robot manipulator over different orientation ranges

Info

Publication number
EP3993965A1
EP3993965A1 EP20743973.8A EP20743973A EP3993965A1 EP 3993965 A1 EP3993965 A1 EP 3993965A1 EP 20743973 A EP20743973 A EP 20743973A EP 3993965 A1 EP3993965 A1 EP 3993965A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
end effector
robot manipulator
rotation
deflection
dependent resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20743973.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas SPENNINGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fr Administration GmbH
Original Assignee
Franka Emika GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Franka Emika GmbH filed Critical Franka Emika GmbH
Publication of EP3993965A1 publication Critical patent/EP3993965A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0081—Programme-controlled manipulators with leader teach-in means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/02—Hand grip control means
    • B25J13/025—Hand grip control means comprising haptic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0004—Braking devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1633—Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1638—Programme controls characterised by the control loop compensation for arm bending/inertia, pay load weight/inertia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a robot manipulator during the manual guidance of the robot manipulator by a user, as well as a robot manipulator with a control unit, which is designed together with further elements of the robot manipulator to carry out this method.
  • the following information does not necessarily originate from the prior art, but rather represents general ideas and considerations:
  • a first aspect of the invention relates to a method for controlling a
  • Robot manipulator during the manual guidance of the robot manipulator by a user.
  • the robotic manipulator has a plurality of links connected to one another by joints and an end effector is connected to the distal member by another joint.
  • Actuators are arranged on all joints. The procedure has the following steps:
  • End effector is about a longitudinal axis of the end effector
  • Robot manipulator in particular by Flandkraft an external force on the
  • the first aspect of the invention relates in particular to the case that the user changes the orientation of an end effector of the robot manipulator by guiding it manually.
  • the robot manipulator is arranged on the distal link of the robot manipulator, that is to say at the free end of the robot manipulator, that is to say the end of the robot manipulator opposite the base of the robot manipulator.
  • the end effector is that element of the robot manipulator that comes into contact with a workpiece or with another object in the vicinity of the robot manipulator.
  • the robot manipulator is in particular an industrial robot which has several degrees of freedom due to several joints that connect the various members of the robot manipulator, in particular with regard to the end effector with respect to a fixed coordinate system.
  • the end effector is movably connected to the distal member by at least one further joint, the end effector being referred to as that end of the robot manipulator that is last connected to the rest by a joint and in particular also a corresponding actuator on this joint
  • Manipulator arm is connected.
  • all the joints of the robot manipulator have actuators that can be controlled by the control unit in order to achieve a To generate moment or a force between two members of the robot manipulator or between the distal member of the robot manipulator and the end effector.
  • the actuators are controlled by the control unit to compensate for a force of gravity acting on the robot manipulator, the actuators of the
  • Robot manipulator controlled so that in the event that no external force is exerted in particular by the user on the robot manipulator, apart from the
  • the robot manipulator does not move from a stationary pose. This is achieved in particular via a geometric model and a model of a mass distribution via the robot manipulator, which is dependent on the currently detected
  • Joint angles or another detected pose of the robot manipulator determines the current moments on the joints of the robot manipulator so that the influence of gravity is known and therefore it is also known which counter-torque is to be set on the actuators of the robot manipulator so that the
  • Robot manipulator not influenced by gravity moves.
  • the robot manipulator is therefore artificially put into weightlessness, so to speak, with an admittance control being active, so that the robot manipulator can still be moved by the user, in particular manually, in particular to position and position on the robot manipulator and in particular on the end effector of the robot manipulator
  • the position angle detection unit particularly includes all of them
  • Joint angle sensors including the joint between the distal limb and the end effector.
  • the joint angle sensors are used in particular to detect an angle between two respective links of the robot manipulator, so that at least one relative orientation of the end effector with respect to the distal link of the
  • Robot manipulator but preferably, in addition to the relative orientation, also an orientation of the end effector with respect to a fixed coordinate system.
  • a fixed coordinate system For the execution of the method it is irrelevant in which coordinate system the deflection or the angle of rotation are noted; because the notation of these quantities changes nothing in relation to these quantities.
  • Known angle systems can also be used, in particular cardan angles, Euler angles or, to avoid singularities, quaternions.
  • Robot manipulator are stretched to the maximum, and in particular by 180 ° are aligned with each other.
  • the longitudinal axis of the end effector also corresponds to the axis of rotation of the drill, for example when using a drill on the end effector.
  • the longitudinal axis of the end effector can be defined via an imaginary connecting line from a distal tip of the end effector to the joint which connects the end effector to the distal member.
  • a speed-dependent resistance is typically also referred to as damping.
  • damping In the first area when the user turns the end effector around its longitudinal axis, the user feels a speed-dependent movement
  • the areas are preferably defined via a zero position of the end effector, the zero position of the end effector preferably being predetermined with respect to the distal link of the robot manipulator or with respect to a direction defined in a global coordinate system that is fixed on the earth.
  • the second area is preferably defined relative to a zero position of the end effector, the zero position of the end effector being defined by the current alignment of its longitudinal axis fixed to the body compared to the original alignment of its longitudinal axis from which the end effector is deflected.
  • the original alignment of the longitudinal axis of the end effector is the one that coincides with the longitudinal axis of the end effector fixed to the body in a neutral position, in particular in the middle position, in particular aligned with a straight line defined by the links that arises when all the links are maximally stretched from one another, especially at 180 ° angle,
  • the longitudinal axis of the end effector is outside the second area in relation to the original alignment
  • the deflection of the end effector consists in that a body-fixed point of the end effector or an imaginary point outside the end effector which, however, is stationary relative to the end effector, remains in relation to the original alignment of the longitudinal axis during deflection, but the longitudinal axis of the end effector moves in a radial direction tilts away from the original alignment of the longitudinal axis.
  • the second end effector rotation therefore corresponds to a movement within an imaginary triangle; in the three-dimensional case, the second end effector rotation therefore corresponds to a movement within an imaginary cone.
  • the second end effector rotation is a rotary deflection of the end effector from its original alignment of the longitudinal axis, and in a second alternative the deflection from a vertical axis.
  • the deflection from a vertical axis In contrast to the original orientation of the Longitudinal axis of the end effector is defined as a vertical axis relative to the earth and describes a vertical axis in a fixed coordinate system, in the direction of which gravity acts.
  • Robot manipulator, the robot manipulator and in particular the end effector of the robot manipulator output intuitive feedback on the current orientation of the end effector.
  • predetermined limits become soft
  • the second end effector rotation is a rotational deflection of the end effector from the original longitudinal axis or a vertical axis in a predetermined plane.
  • the deflection takes place in one plane, it being possible for it to be open which reaction the end effector towards you
  • the predetermined plane is a vertical plane and the second end effector rotation is defined about a horizontal axis, the horizontal axis maintaining its orientation with respect to the earth-fixed environment of the robot manipulator even when the robot manipulator is rotated about a vertical axis.
  • the behavior of the first aspect of the invention in this plane can always be compared to a certain direction in an earth-fixed one Coordinate system can be guaranteed, with any options of the reaction of the end effector for other directions are open, in particular a blocking against a rotational deflection of the end effector relative to its originally aligned longitudinal axis.
  • the second end effector rotation is a rotational deflection of the end effector from the original longitudinal axis or a vertical axis in any deflection directions with a common pivot point.
  • the rotational symmetry axis of the cone corresponds to a vertical axis, the vertical axis coinciding with a direction of gravity. In both cases, there is the advantage that the rotational deflection of the end effector exhibits symmetrical behavior with respect to an infinite number of directions.
  • At least some of the actuators of the robot manipulator are controlled in such a way that when the end effector is manually guided, the end effector outside the first area and / or outside the second area opposes a speed-dependent resistance to manual guiding.
  • the end effector experiences manual guidance by a user in addition to the deflection-dependent or
  • the deflection-dependent resistance outside the second range is non-linear with respect to the deflection and / or the rotation angle-dependent resistance outside the first area is non-linear with the rotation angle. Due to the non-linear relationship between deflection or
  • a respective non-linear function between deflection and resistance and / or between angle of rotation and resistance is one of the following:
  • the upper limit which is not exceeded by the end effector with respect to the respective associated actuator torque, is advantageously exactly or slightly below the natural upper limit of the actuators of the robot manipulator or at least of the actuator that is arranged at the joint between the end effector and the distal member, with a natural upper limit for example, a maximum permissible torque on a transmission of the respective actuator or the maximum applicable torque from an actuator. In this way, overloading of the robot manipulator, in particular of a gear or an actuator or a structural component of the robot manipulator, is advantageously avoided.
  • the control of the at least one part of the actuators of the robot manipulator takes place by the control unit so that when manually guiding the end effector, the end effector within the second range of the second end effector rotation opposes a deflection-dependent resistance to manual guiding, the deflection-related resistance within the second range is less than half of the deflection-dependent resistance outside the second range per deflection.
  • the artificial spring within the second area in combination with the artificial damping according to the first aspect of the invention results in an artificial mass-spring-damper system which enables very intuitive behavior and at the same time allows the end effector to return to its own when the end effector is released Resting position, i.e. starting position and starting orientation, is made possible.
  • the at least one part of the actuators of the robot manipulator is controlled by the control unit in such a way that when the end effector is manually guided, the end effector within the first Area of the first end effector rotation opposes a rotation angle-dependent resistance to manual guidance, the rotation angle-dependent resistance within the first area being less than half the deflection-dependent resistance outside the first area per deflection.
  • the artificial spring within the first area in combination with the artificial damping according to the first aspect of the invention results in an artificial mass-spring-damper system which enables very intuitive behavior and at the same time allows the end effector to return to its own when the end effector is released Resting position, i.e. starting position and starting orientation, is made possible.
  • a further aspect of the invention relates to a robot manipulator which has a plurality of links connected to one another by joints, an end effector being connected to the distal member by a further joint, and actuators being arranged on all joints, further comprising a control unit and a
  • Position angle detection unit the control unit being designed to control the actuators to compensate for a force of gravity acting on the robot manipulator in such a way that the robot manipulator remains in the stationary pose without any external force, starting from a stationary pose without any acceleration, but can be guided manually for this purpose is performed, during manual guidance: to detect an orientation of the end effector relative to the distal member or relative to a fixed coordinate system, and wherein the control unit is designed to use at least part of the actuators of the based on the detected orientation of the end effector
  • End effector is about a longitudinal axis of the end effector
  • FIG. 1 shows a robot manipulator with a control unit for carrying out a
  • a control unit 7 is connected to the robot manipulator 1 and is used to control the actuators 5, in particular on the basis of the joint angles detected by a position angle detection unit 9.
  • the position angle detection unit 9 is formed by the entirety of the angle sensors, with at least one angle sensor being located on each joint.
  • the control unit 7 is used to carry out the method illustrated in FIG. 2 by controlling the at least some of the actuators 5. For this purpose, the control unit 7 controls the actuators 5 to compensate for a
  • the robot manipulator 1 acts on gravity in such a way that the robot manipulator 1 remains in the stationary pose without any external force, starting from a stationary pose without acceleration, but can be guided manually.
  • Position angle detection unit 9 determines an orientation of the end effector 3 with respect to a fixed-earth coordinate system during manual guidance.
  • the control unit 7 also controls on the basis of the detected orientation of the end effector 3 at least some of the actuators 5 of the robot manipulator 1 in such a way that when the end effector 3 is manually guided, the end effector 3: a) no or one
  • the first end effector rotation being a rotation of the
  • End effector 3 is about a longitudinal axis of the end effector 3, and
  • FIG. 2 shows a method for controlling a robot manipulator 1 while the robot manipulator 1 is being guided manually by a user. The method is carried out on a robot manipulator 1 according to FIG. 1.
  • Robot manipulator 1 has a multiplicity of links connected to one another by joints and an end effector 3 is connected to the distal link by a further joint, actuators 5 being arranged on all joints.
  • the procedure consists of the following steps:
  • End effector 3 about a longitudinal axis of the end effector 3, and b) none or one within a second range of a second end effector rotation
  • the second end effector rotation being a rotary deflection of the end effector 3 from its originally aligned longitudinal axis or a vertical axis.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The invention relates to a method having the steps of: - actuating (S1) actuators (5) of a robot manipulator (1) in order to compensate for the influence of gravity, - while the robot manipulator (1) is being manually guided: detecting (S2) the orientation of an end effector (3), and - actuating (S3) at least some of the actuators (5) such that while the end effector (3) is being manually guided, the end effector (3): a) either does not oppose the manual guiding process or opposes the manual guiding process with a speed-based resistance within a first range of a first end effector rotation and opposes the manual guiding process with a rotational angle-based resistance outside of the first range, said first end effector rotation being a rotation of the end effector (3) about the end effector longitudinal axis, and b) either does not oppose the manual guiding process or opposes the manual guiding process with a speed-based resistance within a second range of a second end effector rotation and opposes the manual guiding process with a deflection-based resistance outside of the second range, the second end effector rotation being a rotational deflection of the end effector (3) from the original longitudinal axis of the end effector or from a vertical axis.

Description

Taktile Rückmeldung eines Endeffektors eines Robotermanipulators über verschiedene Orientierungsbereiche Tactile feedback from an end effector of a robot manipulator over various orientation areas

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Robotermanipulators während des manuellen Führens des Robotermanipulators durch einen Anwender, sowie einen Robotermanipulator mit einer Steuereinheit, die zusammen mit weiteren Elementen des Robotermanipulators zum Ausführen dieses Verfahrens ausgeführt ist. Die folgenden Informationen stammen nicht notwendigerweise aus vorbekanntem Stand der Technik, sondern stellen allgemeine Gedanken und Überlegungen dar: The invention relates to a method for controlling a robot manipulator during the manual guidance of the robot manipulator by a user, as well as a robot manipulator with a control unit, which is designed together with further elements of the robot manipulator to carry out this method. The following information does not necessarily originate from the prior art, but rather represents general ideas and considerations:

Beim manuellen Führen eines Robotermanipulators kann es notwendig werden, eine Orientierung eines Endeffektors des Robotermanipulators zu begrenzen. Sollten beispielsweise beim Überschreiten eines vorgegebenen Bereichs mechanische Bremsen aktiviert werden, wird die Bewegung des Robotermanipulators auf nicht sehr intuitive Weise für den Anwender unterbrochen, sodass erst nach dem Lösen der mechanischen Bremsen das manuelle Führen fortgesetzt werden kann. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das manuelle Führen eines Robotermanipulators durch einen Anwender unter Berücksichtigung von Bereichen bzw. Grenzen in der Orientierung des Endeffektors des Robotermanipulators zu verbessern. When guiding a robot manipulator manually, it may be necessary to limit the orientation of an end effector of the robot manipulator. If, for example, mechanical brakes are activated when a predetermined range is exceeded, the movement of the robot manipulator is interrupted in a way that is not very intuitive for the user, so that manual guidance can only be continued after the mechanical brakes have been released. It is therefore the object of the invention to improve the manual guidance of a robot manipulator by a user, taking into account areas or limits in the orientation of the end effector of the robot manipulator.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The invention results from the features of the independent claims. The dependent claims relate to advantageous developments and refinements.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines A first aspect of the invention relates to a method for controlling a

Robotermanipulators während des manuellen Führens des Robotermanipulators durch einen Anwender. Der Robotermanipulator weist eine Vielzahl von durch Gelenke miteinander verbundenen Gliedern auf und ein Endeffektor ist durch ein weiteres Gelenk mit dem distalen Glied verbunden. An allen Gelenken sind Aktuatoren angeordnet. Das Verfahren weist hierbei die folgenden Schritte auf: Robot manipulator during the manual guidance of the robot manipulator by a user. The robotic manipulator has a plurality of links connected to one another by joints and an end effector is connected to the distal member by another joint. Actuators are arranged on all joints. The procedure has the following steps:

- Ansteuern der Aktuatoren zum Kompensieren einer auf den Robotermanipulator wirkenden Schwerkraft durch eine Steuereinheit, sodass der Robotermanipulator ohne externe Krafteinwirkung ausgehend von einer stationären Pose beschleunigungsfrei in der stationären Pose verbleibt aber manuell geführt werden kann, - Während des manuellen Führens: Erfassen einer Orientierung des Endeffektors gegenüber dem distalen Glied oder gegenüber einem erdfesten Koordinatensystem durch eine Lagewinkelerfassungseinheit, und - Control of the actuators to compensate for a force of gravity acting on the robot manipulator by a control unit, so that the robot manipulator remains in the stationary pose without external force, starting from a stationary pose without acceleration, but can be guided manually, - During manual guidance: detection of an orientation of the end effector relative to the distal member or relative to a fixed coordinate system by a position angle detection unit, and

- Ansteuern zumindest eines Teils der Aktuatoren des Robotermanipulators durch die Steuereinheit so, dass beim manuellen Führen des Endeffektors der Endeffektor: - Control of at least some of the actuators of the robot manipulator by the control unit in such a way that when the end effector is operated manually, the end effector:

a) innerhalb eines ersten Bereichs einer ersten Endeffektordrehung keinen oder einen geschwindigkeitsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt und außerhalb des ersten Bereichs einen drehwinkelabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt, wobei die erste Endeffektordrehung eine Drehung des a) within a first range of a first end effector rotation opposes no or a speed-dependent resistance to manual guidance and outside the first range opposes a rotation angle-dependent resistance to manual guidance, the first end effector rotation being a rotation of the

Endeffektors um eine Längsachse des Endeffektors ist, und End effector is about a longitudinal axis of the end effector, and

b) innerhalb eines zweiten Bereichs einer zweiten Endeffektordrehung keinen oder einen geschwindigkeitsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt und außerhalb des zweiten Bereichs einen auslenkungsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt, wobei die zweite Endeffektordrehung eine rotatorische Auslenkung des Endeffektors von seiner ursprünglich ausgerichteten Längsachse oder einer vertikalen Achse ist. b) within a second range of a second end effector rotation there is no resistance or a speed-dependent resistance to manual guiding and outside the second area a deflection-dependent resistance is opposed to manual guiding, the second end effector rotation being a rotary deflection of the end effector from its originally aligned longitudinal axis or a vertical axis .

Beim manuellen Führen eines Robotermanipulators bringt ein Anwender des When operating a robot manipulator manually, a user of the

Robotermanipulators insbesondere durch Flandkraft eine externe Kraft auf den Robot manipulator in particular by Flandkraft an external force on the

Robotermanipulator auf. Dabei bezieht sich der erste Aspekt der Erfindung insbesondere auf den Fall, dass der Anwender einen Endeffektor des Robotermanipulators durch manuelles Führen in seiner Orientierung ändert. Der Endeffektor des Robot manipulator on. The first aspect of the invention relates in particular to the case that the user changes the orientation of an end effector of the robot manipulator by guiding it manually. The end effector of the

Robotermanipulators ist am distalen Glied des Robotermanipulators, das heißt am freien Ende des Robotermanipulators, das heißt das zur der Basis des Robotermanipulators gegenüberliegende Ende des Robotermanipulators, angeordnet. Der Endeffektor ist dasjenige Element des Robotermanipulators, das mit einem Werkstück oder mit einem anderen Objekt aus der Umgebung des Robotermanipulators in Kontakt tritt. The robot manipulator is arranged on the distal link of the robot manipulator, that is to say at the free end of the robot manipulator, that is to say the end of the robot manipulator opposite the base of the robot manipulator. The end effector is that element of the robot manipulator that comes into contact with a workpiece or with another object in the vicinity of the robot manipulator.

Der Robotermanipulator ist insbesondere ein Industrieroboter, der durch mehrere Gelenke, die die verschiedenen Glieder des Robotermanipulators verbinden, mehrere Freiheitsgrade aufweist, insbesondere bezüglich des Endeffektors gegenüber einem erfesten Koordinatensystem. Der Endeffektor ist beweglich durch zumindest ein weiteres Gelenk mit dem distalen Glied verbunden, wobei der Endeffektor als dasjenige Ende des Robotermanipulators bezeichnet wird, das als letztes durch ein Gelenk und insbesondere auch einen entsprechenden Aktuator an diesem Gelenk mit dem restlichen The robot manipulator is in particular an industrial robot which has several degrees of freedom due to several joints that connect the various members of the robot manipulator, in particular with regard to the end effector with respect to a fixed coordinate system. The end effector is movably connected to the distal member by at least one further joint, the end effector being referred to as that end of the robot manipulator that is last connected to the rest by a joint and in particular also a corresponding actuator on this joint

Manipulatorarm verbunden ist. Somit weisen insbesondere sämtliche Gelenke des Robotermanipulators Aktuatoren auf, die von der Steuereinheit ansteuerbar sind, um ein Moment oder eine Kraft jeweils zwischen zwei Gliedern des Robotermanipulators bzw. zwischen dem distalen Glied des Robotermanipulators und dem Endeffektor zu erzeugen. Manipulator arm is connected. Thus, in particular, all the joints of the robot manipulator have actuators that can be controlled by the control unit in order to achieve a To generate moment or a force between two members of the robot manipulator or between the distal member of the robot manipulator and the end effector.

Beim Ansteuern der Aktuatoren zum Kompensieren einer auf den Robotermanipulator wirkenden Schwerkraft durch die Steuereinheit werden die Aktuatoren des When the actuators are controlled by the control unit to compensate for a force of gravity acting on the robot manipulator, the actuators of the

Robotermanipulators so angesteuert, dass im Fall, dass keine externe Kraft insbesondere vom Anwender auf den Robotermanipulator ausgeübt wird, abgesehen von der Robot manipulator controlled so that in the event that no external force is exerted in particular by the user on the robot manipulator, apart from the

Schwerkraft, der Robotermanipulator sich aus einer stationären Pose nicht bewegt. Dies wird insbesondere über ein geometrisches Modell und ein Modell einer Massenverteilung über den Robotermanipulator erreicht, welches abhängig von aktuell erfassten Gravity, the robot manipulator does not move from a stationary pose. This is achieved in particular via a geometric model and a model of a mass distribution via the robot manipulator, which is dependent on the currently detected

Gelenkwinkeln oder einer anderweitig erfassten Pose des Robotermanipulators die aktuellen Momente auf die Gelenke des Robotermanipulators ermittelt, sodass der Schwerkrafteinfluss bekannt ist und daher auch bekannt ist, welches Gegenmoment an den Aktuatoren des Robotermanipulators einzustellen ist, sodass sich der Joint angles or another detected pose of the robot manipulator determines the current moments on the joints of the robot manipulator so that the influence of gravity is known and therefore it is also known which counter-torque is to be set on the actuators of the robot manipulator so that the

Robotermanipulator nicht durch Schwerkraft beeinflusst bewegt. Der Robotermanipulator wird daher sozusagen künstlich in Schwerelosigkeit versetzt, wobei insbesondere eine Admittanzregelung aktiv ist, sodass der Robotermanipulator durch den Anwender insbesondere manuell weiterhin bewegbar ist, insbesondere um am Robotermanipulator und insbesondere am Endeffektor des Robotermanipulators Positionen und Robot manipulator not influenced by gravity moves. The robot manipulator is therefore artificially put into weightlessness, so to speak, with an admittance control being active, so that the robot manipulator can still be moved by the user, in particular manually, in particular to position and position on the robot manipulator and in particular on the end effector of the robot manipulator

Orientierungen einzulernen. Teach-in orientations.

Die Lagewinkelerfassungseinheit umfasst insbesondere die Gesamtheit aller The position angle detection unit particularly includes all of them

Gelenkwinkelsensoren, einschließlich des Gelenks zwischen dem distalen Glied und dem Endeffektor. Die Gelenkwinkelsensoren dienen insbesondere zum Erfassen eines Winkels zwischen zwei jeweiligen Gliedern des Robotermanipulators, sodass zumindest eine relative Orientierung des Endeffektors gegenüber dem distalen Glied des Joint angle sensors including the joint between the distal limb and the end effector. The joint angle sensors are used in particular to detect an angle between two respective links of the robot manipulator, so that at least one relative orientation of the end effector with respect to the distal link of the

Robotermanipulators, bevorzugt aber zusätzlich zu der relativen Orientierung auch eine Orientierung des Endeffektors gegenüber einem erdfesten Koordinatensystem, bekannt ist. Für die Ausführung des Verfahrens ist es unerheblich, in welchem Koordinatensystem die Auslenkung oder der Drehwinkel notiert werden; denn die Notation dieser Größen ändert nichts am Bezug dieser Größen. Ferner können bekannte Winkel-Systeme verwendet werden, insbesondere Kardanwinkel, Eulerwinkel oder zur Vermeidung von Singularitäten Quaternionen. Robot manipulator, but preferably, in addition to the relative orientation, also an orientation of the end effector with respect to a fixed coordinate system. For the execution of the method it is irrelevant in which coordinate system the deflection or the angle of rotation are noted; because the notation of these quantities changes nothing in relation to these quantities. Known angle systems can also be used, in particular cardan angles, Euler angles or, to avoid singularities, quaternions.

Eine Längsachse des Endeffektors liegt insbesondere auf einer Geraden, die die Glieder des Robotermanipulators definieren, wenn alle Glieder und der Endeffektor des A longitudinal axis of the end effector lies in particular on a straight line that defines the links of the robot manipulator when all links and the end effector of the

Robotermanipulators maximal gestreckt sind, und dabei insbesondere jeweils um 180° zueinander ausgerichtet sind. Die Längsachse des Endeffektors entspricht ferner beispielsweise bei der Verwendung eines Bohrers am Endeffektor der Rotationsachse des Bohrers. Ferner kann die Längsachse des Endeffektors definiert werden über eine gedachte Verbindungslinie von einer distalen Spitze des Endeffektors zum Gelenk, das den Endeffektor mit dem distalen Glied verbindet. Robot manipulator are stretched to the maximum, and in particular by 180 ° are aligned with each other. The longitudinal axis of the end effector also corresponds to the axis of rotation of the drill, for example when using a drill on the end effector. Furthermore, the longitudinal axis of the end effector can be defined via an imaginary connecting line from a distal tip of the end effector to the joint which connects the end effector to the distal member.

Ein geschwindigkeitsabhängiger Widerstand wird typischerweise auch als Dämpfung bezeichnet. Im ersten Bereich bei einer Drehung des Endeffektors durch den Anwender um seine Längsachse spürt der Anwender eine geschwindigkeitsabhängige A speed-dependent resistance is typically also referred to as damping. In the first area when the user turns the end effector around its longitudinal axis, the user feels a speed-dependent movement

Widerstandskraft, wohingegen der Anwender im zweiten Bereich einen Resilience, whereas in the second area the user has one

auslenkungsabhängigen Widerstand verspürt. Bevorzugt sind die Bereiche über eine Nulllage des Endeffektors definiert, wobei die Nulllage des Endeffektors bevorzugt gegenüber dem distalen Glied des Robotermanipulators oder gegenüber einer Richtung, definiert in einem erdfesten globalen Koordinatensystem, vorgegeben ist. deflection-dependent resistance felt. The areas are preferably defined via a zero position of the end effector, the zero position of the end effector preferably being predetermined with respect to the distal link of the robot manipulator or with respect to a direction defined in a global coordinate system that is fixed on the earth.

Ebenso wird der zweite Bereich bevorzugt relativ zu einer Nullstellung des Endeffektors definiert, wobei die Nullstellung des Endeffektors über die aktuelle Ausrichtung seiner körperfesten Längsachse gegenüber der ursprünglichen Ausrichtung seiner Längsachse definiert ist, von der der Endeffektor ausgelenkt wird. Die ursprüngliche Ausrichtung der Längsachse des Endeffektors ist dabei diejenige, die mit der körperfesten Längsachse des Endeffektors in einer neutralen Stellung, insbesondere Mittelstellung, insbesondere ausgerichtet an einer durch die Glieder definierten Geraden, die entsteht, wenn alle Glieder maximal voneinander gestreckt sind, insbesondere im 180° Winkel, Likewise, the second area is preferably defined relative to a zero position of the end effector, the zero position of the end effector being defined by the current alignment of its longitudinal axis fixed to the body compared to the original alignment of its longitudinal axis from which the end effector is deflected. The original alignment of the longitudinal axis of the end effector is the one that coincides with the longitudinal axis of the end effector fixed to the body in a neutral position, in particular in the middle position, in particular aligned with a straight line defined by the links that arises when all the links are maximally stretched from one another, especially at 180 ° angle,

übereinstimmt. Dementsprechend wird außerhalb des zweiten Bereichs gegenüber der ursprünglichen Ausrichtung der Längsachse des Endeffektors ein matches. Accordingly, the longitudinal axis of the end effector is outside the second area in relation to the original alignment

auslenkungsabhängiger Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt. Die Deflection-dependent resistance opposed to manual guidance. The

Auslenkung des Endeffektors besteht in diesem Fall darin, dass ein körperfester Punkt des Endeffektors oder ein gedachter Punkt außerhalb des Endeffektors, der jedoch relativ zum Endeffektor ortsfest ist, gegenüber der ursprünglichen Ausrichtung der Längsachse bei Auslenkung bleibt, die Längsachse des Endeffektors sich aber in radialer Richtung von der ursprünglichen Ausrichtung der Längsachse weg kippt. Im zweidimensionalen Fall entspricht die zweite Endeffektordrehung daher einer Bewegung innerhalb eines gedachten Dreiecks, im dreidimensionalen Fall entspricht die zweite Endeffektordrehung daher einer Bewegung innerhalb eines gedachten Kegels. Die zweite Endeffektordrehung ist in einer ersten Alternative eine rotatorische Auslenkung des Endeffektors von seiner ursprünglich Ausrichtung der Längsachse, in einer zweiten Alternative die Auslenkung von einer vertikalen Achse. Im Gegensatz zur ursprünglichen Ausrichtung der Längsachse des Endeffektors ist eine vertikale Achse relativ zur Erde definiert und beschreibt in einem erdfesten Koordinatensystem eine Hochachse, in dessen Richtung die Schwerkraft wirkt. In this case, the deflection of the end effector consists in that a body-fixed point of the end effector or an imaginary point outside the end effector which, however, is stationary relative to the end effector, remains in relation to the original alignment of the longitudinal axis during deflection, but the longitudinal axis of the end effector moves in a radial direction tilts away from the original alignment of the longitudinal axis. In the two-dimensional case, the second end effector rotation therefore corresponds to a movement within an imaginary triangle; in the three-dimensional case, the second end effector rotation therefore corresponds to a movement within an imaginary cone. In a first alternative, the second end effector rotation is a rotary deflection of the end effector from its original alignment of the longitudinal axis, and in a second alternative the deflection from a vertical axis. In contrast to the original orientation of the Longitudinal axis of the end effector is defined as a vertical axis relative to the earth and describes a vertical axis in a fixed coordinate system, in the direction of which gravity acts.

Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass beim manuellen Führen des It is an advantageous effect of the invention that when the

Robotermanipulators der Robotermanipulator und insbesondere der Endeffektor des Robotermanipulators eine intuitive Rückmeldung zur gegenwärtigen Orientierung des Endeffektors ausgeben. Insbesondere werden vorgegebene Grenzen weich Robot manipulator, the robot manipulator and in particular the end effector of the robot manipulator output intuitive feedback on the current orientation of the end effector. In particular, predetermined limits become soft

implementiert, sodass der Anwender beim Führen des Endeffektors eine taktile implemented so that the user has a tactile

Rückmeldung mit weichen Übergängen und sofort verständlichen Reizen erhält. Receives feedback with smooth transitions and immediately understandable stimuli.

Insbesondere dann, wenn der Endeffektor über die Grenze des ersten Bereichs bzw. des zweiten Bereichs ausgelenkt wird und dort eine künstliche Federkraft erfährt, hat dies zur Folge, dass beim Loslassen des Endeffektors außerhalb des ersten bzw. außerhalb des zweiten Bereichs der Endeffektor zurück in seine ursprüngliche Lage strebt, dabei kinetische Energie aufnimmt und beim Eintreten in den ersten Bereich bzw. in den zweiten Bereich durch die künstliche Dämpfung verlangsamt wird und verzögert zur Ausgangslage zurückkehrt. In particular, when the end effector is deflected beyond the limit of the first area or the second area and experiences an artificial spring force there, this has the consequence that when the end effector is released outside the first or outside the second area, the end effector returns to its strives for the original position, absorbs kinetic energy and is slowed down by the artificial damping when entering the first area or the second area and then returns to the starting position with a delay.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die zweite Endeffektordrehung eine rotatorische Auslenkung des Endeffektors von der ursprünglichen Längsachse oder einer vertikalen Achse in einer vorgegebenen Ebene. In diesem Fall erfolgt die Auslenkung gemäß dem Gedanken des ersten Aspekts der Erfindung in einer Ebene, wobei offenstehen kann, welche Reaktion der Endeffektor gegenüber einem According to an advantageous embodiment, the second end effector rotation is a rotational deflection of the end effector from the original longitudinal axis or a vertical axis in a predetermined plane. In this case, according to the concept of the first aspect of the invention, the deflection takes place in one plane, it being possible for it to be open which reaction the end effector towards you

Orientierungswechsel des Endeffektors durch manuelles Führen in den anderen Change of orientation of the end effector by manually guiding it into the other

Richtungen von der ursprünglichen Ausrichtung der Längsachse weg, das heißt außerhalb der vorgegebenen Ebene, ausführt. Directions away from the original orientation of the longitudinal axis, i.e. outside the predetermined plane.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die vorgegebenen Ebene eine vertikale Ebene und die zweite Endeffektordrehung ist um eine horizontale Achse definiert, wobei die horizontale Achse auch bei einer Drehung des Robotermanipulators um eine vertikale Achse ihre Orientierung bezüglich der erdfesten Umgebung des Robotermanipulators beibehält. Insbesondere wenn die vorgegebene Ebene eine richtungsfeste vertikale Ebene ist, die sich zwar mit dem Endeffektor translatorisch mit bewegt, aber ihre Orientierung gegenüber einem erdfesten Koordinatensystem invariant ist, kann das Verhalten des ersten Aspekts der Erfindung in dieser Ebene immer gegenüber einer bestimmten Richtung in einem erdfesten Koordinatensystem garantiert werden, wobei für andere Richtungen beliebige Optionen der Reaktion des Endeffektors offenstehen, insbesondere eine Sperrung gegenüber einer rotatorischen Auslenkung des Endeffektors gegenüber seiner ursprünglichen ausgerichteten Längsachse. According to a further advantageous embodiment, the predetermined plane is a vertical plane and the second end effector rotation is defined about a horizontal axis, the horizontal axis maintaining its orientation with respect to the earth-fixed environment of the robot manipulator even when the robot manipulator is rotated about a vertical axis. In particular, if the given plane is a directionally fixed vertical plane which moves translationally with the end effector, but its orientation is invariant with respect to an earth-fixed coordinate system, the behavior of the first aspect of the invention in this plane can always be compared to a certain direction in an earth-fixed one Coordinate system can be guaranteed, with any options of the reaction of the end effector for other directions are open, in particular a blocking against a rotational deflection of the end effector relative to its originally aligned longitudinal axis.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die zweite Endeffektordrehung eine rotatorische Auslenkung des Endeffektors von der ursprünglichen Längsachse oder einer vertikalen Achse in beliebige Auslenkungsrichtungen mit einem gemeinsamen Drehpunkt. Gemäß dieser Ausführungsform ergibt sich ein gedachter Kegel, der den ersten Bereich aufgespannt. Die rotatorische Auslenkung erfolgt dabei gegenüber der ursprünglich ausgerichteten Längsachse in einer beliebigen Richtung von dieser weg, jedoch mit einem gemeinsamen Rotationspunkt aller Auslenkungen auf der ursprünglich ausgerichteten Längsachse, die einer Rotationssymmetrieachse des Kegels entspricht. Alternativ dazu entspricht die Rotationssymmetrieachse des Kegels einer vertikalen Achse, wobei die vertikale Achse mit einer Schwerkraftrichtung übereinstimmt. In beiden Fällen ergibt sich der Vorteil, dass die rotatorische Auslenkung des Endeffektors symmetrisches Verhalten bezüglich einer unendlichen Vielzahl von Richtungen zeigt. According to a further advantageous embodiment, the second end effector rotation is a rotational deflection of the end effector from the original longitudinal axis or a vertical axis in any deflection directions with a common pivot point. According to this embodiment, there is an imaginary cone that spans the first area. The rotational deflection takes place in any direction away from the originally aligned longitudinal axis, but with a common point of rotation of all deflections on the originally aligned longitudinal axis, which corresponds to an axis of rotational symmetry of the cone. Alternatively, the rotational symmetry axis of the cone corresponds to a vertical axis, the vertical axis coinciding with a direction of gravity. In both cases, there is the advantage that the rotational deflection of the end effector exhibits symmetrical behavior with respect to an infinite number of directions.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Ansteuern zumindest eines Teils der Aktuatoren des Robotermanipulators so, dass beim manuellen Führen des Endeffektors der Endeffektor außerhalb des ersten Bereichs und/oder außerhalb des zweiten Bereichs einen geschwindigkeitsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt. Gemäß dieser Ausführungsform erfährt der Endeffektor beim manuellen Führen durch einen Anwender zusätzlich zum auslenkungsabhängigen bzw. According to a further advantageous embodiment, at least some of the actuators of the robot manipulator are controlled in such a way that when the end effector is manually guided, the end effector outside the first area and / or outside the second area opposes a speed-dependent resistance to manual guiding. According to this embodiment, the end effector experiences manual guidance by a user in addition to the deflection-dependent or

drehwinkelabhängigen Widerstand des Endeffektors gegen eine Bewegung des Rotation angle-dependent resistance of the end effector against movement of the

Anwenders einen geschwindigkeitsabhängigen Widerstand, sodass außerhalb des ersten Bereichs bzw. des zweiten Bereiches eine künstliche Feder und ein künstlicher Dämpfer wirken, welche in Kombination üblicherweise mit einem PD-Regler implementiert werden. User a speed-dependent resistance, so that outside the first area or the second area, an artificial spring and an artificial damper act, which are usually implemented in combination with a PD controller.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der auslenkungsabhängige Widerstand außerhalb des zweiten Bereiches nichtlinear zur Auslenkung und/oder der drehwinkelabhängige Widerstand außerhalb des ersten Bereiches nichtlinear zum Drehwinkel. Durch den nichtlinearen Zusammenhang zwischen Auslenkung bzw. According to a further advantageous embodiment, the deflection-dependent resistance outside the second range is non-linear with respect to the deflection and / or the rotation angle-dependent resistance outside the first area is non-linear with the rotation angle. Due to the non-linear relationship between deflection or

Drehwinkel und dem jeweiligen Widerstand lassen sich vorteilhaft leichter vorgegebene Grenzen implementieren, insbesondere dann, wenn die Abbildung vom Drehwinkel bzw. der Auslenkung auf den jeweiligen Widerstand mit zunehmender Auslenkung bzw. mit zunehmenden Drehwinkel überproportional höhere Werte liefert. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine jeweilige nichtlineare Funktion zwischen Auslenkung und Widerstand und/oder zwischen Drehwinkel und Widerstand jeweils eine aus den folgenden: The angle of rotation and the respective resistance can advantageously be implemented more easily, predefined limits, in particular when the mapping of the angle of rotation or the deflection onto the respective resistance provides disproportionately higher values with increasing deflection or with increasing angle of rotation. According to a further advantageous embodiment, a respective non-linear function between deflection and resistance and / or between angle of rotation and resistance is one of the following:

- sigmoide Funktion, - sigmoid function,

- Polynomfunktion, - polynomial function,

- trigonometrische Funktion, - trigonometric function,

- Exponentialfunktion, - exponential function,

- logarithmische Funktion. - logarithmic function.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform saturieren der According to a further advantageous embodiment, the saturate

auslenkungsabhängige Widerstand und/oder der drehwinkelabhängige Widerstand jeweils an einer vorgegebenen Obergrenze. Die Obergrenze, die vom Endeffektor bezüglich des jeweiligen zugehörigen Aktuatormoments nicht überschritten wird, liegt vorteilhaft genau oder etwas unterhalb der natürlichen Obergrenze der Aktuatoren des Robotermanipulators oder zumindest des Aktuators, der am Gelenk zwischen dem Endeffektor und dem distalen Glied angeordnet ist, wobei eine natürliche Obergrenze beispielsweise ein höchst zulässiges Moment auf ein Getriebe des jeweiligen Aktuators oder das maximal aufbringbare Moment von einem Aktuator ist. Vorteilhaft wird so eine Überlastung des Robotermanipulators, insbesondere von einem Getriebe oder einem Aktuator oder einem Strukturbauteil des Robotermanipulators, vermieden. deflection-dependent resistance and / or the rotation angle-dependent resistance in each case at a predetermined upper limit. The upper limit, which is not exceeded by the end effector with respect to the respective associated actuator torque, is advantageously exactly or slightly below the natural upper limit of the actuators of the robot manipulator or at least of the actuator that is arranged at the joint between the end effector and the distal member, with a natural upper limit for example, a maximum permissible torque on a transmission of the respective actuator or the maximum applicable torque from an actuator. In this way, overloading of the robot manipulator, in particular of a gear or an actuator or a structural component of the robot manipulator, is advantageously avoided.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Ansteuern des zumindest einen Teils der Aktuatoren des Robotermanipulators durch die Steuereinheit so, dass beim manuellen Führen des Endeffektors der Endeffektor innerhalb des zweiten Bereichs der zweiten Endeffektordrehung einen auslenkungsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt, wobei der auslenkungsabhängige Widerstand innerhalb des zweiten Bereichs kleiner als die Hälfte des auslenkungsabhängigen Widerstands außerhalb des zweiten Bereichs je Auslenkung ist. Durch die künstliche Feder innerhalb des zweiten Bereichs in Kombination mit der künstlichen Dämpfung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ergibt sich ein künstliches Masse-Feder- Dämpfer-System, welches ein sehr intuitives Verhalten ermöglicht und gleichzeitig eine Rückkehr des Endeffektors beim Loslassen des Endeffektors in seine Ruhestellung, das heißt Ausgangsposition und Ausgangsorientierung, ermöglicht. According to a further advantageous embodiment, the control of the at least one part of the actuators of the robot manipulator takes place by the control unit so that when manually guiding the end effector, the end effector within the second range of the second end effector rotation opposes a deflection-dependent resistance to manual guiding, the deflection-related resistance within the second range is less than half of the deflection-dependent resistance outside the second range per deflection. The artificial spring within the second area in combination with the artificial damping according to the first aspect of the invention results in an artificial mass-spring-damper system which enables very intuitive behavior and at the same time allows the end effector to return to its own when the end effector is released Resting position, i.e. starting position and starting orientation, is made possible.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Ansteuern des zumindest einen Teils der Aktuatoren des Robotermanipulators durch die Steuereinheit so, dass beim manuellen Führen des Endeffektors der Endeffektor innerhalb des ersten Bereichs der ersten Endeffektordrehung einen drehwinkelabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt, wobei der drehwinkelabhängige Widerstand innerhalb des ersten Bereichs kleiner als die Hälfte des auslenkungsabhängigen Widerstands außerhalb des ersten Bereichs je Auslenkung ist. Durch die künstliche Feder innerhalb des ersten Bereichs in Kombination mit der künstlichen Dämpfung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ergibt sich ein künstliches Masse-Feder-Dämpfer-System, welches ein sehr intuitives Verhalten ermöglicht und gleichzeitig eine Rückkehr des Endeffektors beim Loslassen des Endeffektors in seine Ruhestellung, das heißt Ausgangsposition und Ausgangsorientierung, ermöglicht. According to a further advantageous embodiment, the at least one part of the actuators of the robot manipulator is controlled by the control unit in such a way that when the end effector is manually guided, the end effector within the first Area of the first end effector rotation opposes a rotation angle-dependent resistance to manual guidance, the rotation angle-dependent resistance within the first area being less than half the deflection-dependent resistance outside the first area per deflection. The artificial spring within the first area in combination with the artificial damping according to the first aspect of the invention results in an artificial mass-spring-damper system which enables very intuitive behavior and at the same time allows the end effector to return to its own when the end effector is released Resting position, i.e. starting position and starting orientation, is made possible.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Robotermanipulator, der eine Vielzahl von durch Gelenke miteinander verbundenen Gliedern aufweist, wobei ein Endeffektor durch ein weiteres Gelenk mit dem distalen Glied verbunden ist, und an allen Gelenken Aktuatoren angeordnet sind, weiterhin aufweisend eine Steuereinheit und eine A further aspect of the invention relates to a robot manipulator which has a plurality of links connected to one another by joints, an end effector being connected to the distal member by a further joint, and actuators being arranged on all joints, further comprising a control unit and a

Lagewinkelerfassungseinheit, wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, die Aktuatoren zum Kompensieren einer auf den Robotermanipulator wirkenden Schwerkraft so anzusteuern, dass der Robotermanipulator ohne externe Krafteinwirkung ausgehend von einer stationären Pose beschleunigungsfrei in der stationären Pose verbleibt aber manuell geführt werden kann, und wobei die Lagewinkelerfassungseinheit dazu ausgeführt ist, während des manuellen Führens: eine Orientierung des Endeffektors gegenüber dem distalen Glied oder gegenüber einem erdfesten Koordinatensystem zu erfassen, und wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, auf Basis der erfassten Orientierung des Endeffektors zumindest einen Teil der Aktuatoren des Position angle detection unit, the control unit being designed to control the actuators to compensate for a force of gravity acting on the robot manipulator in such a way that the robot manipulator remains in the stationary pose without any external force, starting from a stationary pose without any acceleration, but can be guided manually for this purpose is performed, during manual guidance: to detect an orientation of the end effector relative to the distal member or relative to a fixed coordinate system, and wherein the control unit is designed to use at least part of the actuators of the based on the detected orientation of the end effector

Robotermanipulators so anzusteuern, dass beim manuellen Führen des Endeffektors der Endeffektor: Control the robot manipulator in such a way that when the end effector is manually operated, the end effector:

a) innerhalb eines ersten Bereichs einer ersten Endeffektordrehung keinen oder einen geschwindigkeitsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt und außerhalb des ersten Bereichs einen drehwinkelabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt, wobei die erste Endeffektordrehung eine Drehung des a) within a first range of a first end effector rotation opposes no or a speed-dependent resistance to manual guidance and outside the first range opposes a rotation angle-dependent resistance to manual guidance, the first end effector rotation being a rotation of the

Endeffektors um eine Längsachse des Endeffektors ist, und End effector is about a longitudinal axis of the end effector, and

b) innerhalb eines zweiten Bereichs einer zweiten Endeffektordrehung keinen oder einen geschwindigkeitsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt und außerhalb des zweiten Bereichs einen auslenkungsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt, wobei die zweite Endeffektordrehung eine rotatorische Auslenkung des Endeffektors von seiner ursprünglich ausgerichteten Längsachse oder einer vertikalen Achse ist. Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Robotermanipulators ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Verfahren vorstehend gemachten Ausführungen. b) within a second range of a second end effector rotation there is no resistance or a speed-dependent resistance to manual guidance and outside the second range a deflection-dependent resistance is opposed to manual guidance, the second end effector rotation being a rotational deflection of the end effector from its originally aligned longitudinal axis or a vertical axis . Advantages and preferred further developments of the proposed robot manipulator result from an analogous and analogous transfer of the statements made above in connection with the proposed method.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Further advantages, features and details emerge from the following description in which at least one exemplary embodiment is described in detail - possibly with reference to the drawing. Identical, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference symbols.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 einen Robotermanipulator mit einer Steuereinheit zum Ausführen eines 1 shows a robot manipulator with a control unit for carrying out a

Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wie unter Fig. 2, und Method according to an embodiment of the invention as in FIGS. 2, and

Fig. 2 das Verfahren zum Ansteuern eines Robotermanipulators während des 2 shows the method for controlling a robot manipulator during the

manuellen Führens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. manual guidance according to the first embodiment of the invention.

Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. The representations in the figures are schematic and not to scale.

Fig. 1 zeigt einen Robotermanipulator 1 , der eine Vielzahl von durch Gelenke miteinander verbundenen Gliedern aufweist. Über ein weiteres Gelenk ist mit dem distalen Glied ein Endeffektor 3 verbunden. An allen Gelenken, einschließlich demjenigen, das das distale Glied mit dem Endeffektor 3 verbindet, sind Aktuatoren 5 angeordnet. Eine Steuereinheit 7 ist mit dem Robotermanipulator 1 verbunden, die zum Ansteuern der Aktuatoren 5 insbesondere auf Basis der von einer einer Lagewinkelerfassungseinheit 9 erfassten Gelenkwinkel dient. Die Lagewinkelerfassungseinheit 9 wird durch die Gesamtheit der Winkelsensoren gebildet, wobei sich an jedem Gelenk zumindest ein Winkelsensor befindet. Die Steuereinheit 7 dient dazu, das in Fig. 2 dargestellte Verfahren durch Ansteuerung der zumindest eines Teils der Aktuatoren 5 auszuführen. Zu diesem Zweck steuert die Steuereinheit 7 die Aktuatoren 5 zum Kompensieren einer auf den 1 shows a robot manipulator 1 which has a plurality of links connected to one another by joints. An end effector 3 is connected to the distal link via a further joint. Actuators 5 are arranged on all joints, including the one connecting the distal member to the end effector 3. A control unit 7 is connected to the robot manipulator 1 and is used to control the actuators 5, in particular on the basis of the joint angles detected by a position angle detection unit 9. The position angle detection unit 9 is formed by the entirety of the angle sensors, with at least one angle sensor being located on each joint. The control unit 7 is used to carry out the method illustrated in FIG. 2 by controlling the at least some of the actuators 5. For this purpose, the control unit 7 controls the actuators 5 to compensate for a

Robotermanipulator 1 wirkenden Schwerkraft so an, dass der Robotermanipulator 1 ohne externe Krafteinwirkung ausgehend von einer stationären Pose beschleunigungsfrei in der stationären Pose verbleibt aber manuell geführt werden kann. Die The robot manipulator 1 acts on gravity in such a way that the robot manipulator 1 remains in the stationary pose without any external force, starting from a stationary pose without acceleration, but can be guided manually. The

Lagewinkelerfassungseinheit 9 ermittelt dabei während des manuellen Führens eine Orientierung des Endeffektors 3 gegenüber einem erdfesten Koordinatensystem. Die Steuereinheit 7 steuert ferner auf Basis der erfassten Orientierung des Endeffektors 3 zumindest einen Teil der Aktuatoren 5 des Robotermanipulators 1 so an, dass beim manuellen Führen des Endeffektors 3 der Endeffektor 3: a) innerhalb eines ersten Bereichs einer ersten Endeffektordrehung keinen oder einen Position angle detection unit 9 determines an orientation of the end effector 3 with respect to a fixed-earth coordinate system during manual guidance. The control unit 7 also controls on the basis of the detected orientation of the end effector 3 at least some of the actuators 5 of the robot manipulator 1 in such a way that when the end effector 3 is manually guided, the end effector 3: a) no or one

geschwindigkeitsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt und außerhalb des ersten Bereichs einen drehwinkelabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt, wobei die erste Endeffektordrehung eine Drehung des speed-dependent resistance opposed to manual guiding and outside the first range opposed a rotation angle-dependent resistance to manual guiding, the first end effector rotation being a rotation of the

Endeffektors 3 um eine Längsachse des Endeffektors 3 ist, und End effector 3 is about a longitudinal axis of the end effector 3, and

b) innerhalb eines zweiten Bereichs einer zweiten Endeffektordrehung keinen oder einen geschwindigkeitsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt und außerhalb des zweiten Bereichs einen auslenkungsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt, wobei die zweite Endeffektordrehung eine rotatorische Auslenkung des Endeffektors 3 von einer vertikalen Achse in beliebige b) within a second range of a second end effector rotation, no resistance or a speed-dependent resistance opposes manual guiding and outside the second area a deflection-dependent resistance opposes manual guiding, the second end effector rotation being a rotary deflection of the end effector 3 from a vertical axis in any desired direction

Auslenkungsrichtungen ist, wobei alle Auslenkungen einen gemeinsamen Drehpunkt auf der ursprünglich ausgerichteten Längsachse des Endeffektors 3 aufweisen. Die drehwinkelabhängige Auslenkung ist dabei durch einen gebogenen Pfeil in der Fig. 1 symbolisiert, und der sich ergebende Kegel um eine vertikale Achse durch ein The directions of deflection, with all deflections having a common pivot point on the originally aligned longitudinal axis of the end effector 3. The angle of rotation-dependent deflection is symbolized by a curved arrow in FIG. 1, and the resulting cone about a vertical axis by a

gestricheltes Dreieck in der Fig. 1 symbolisiert ist. dashed triangle in Fig. 1 is symbolized.

Fig. 2 zeigt ein Verfahren zum Ansteuern eines Robotermanipulators 1 während des manuellen Führens des Robotermanipulators 1 durch einen Anwender. Das Verfahren wird dabei auf einem Robotermanipulator 1 nach Fig. 1 ausgeführt. Der FIG. 2 shows a method for controlling a robot manipulator 1 while the robot manipulator 1 is being guided manually by a user. The method is carried out on a robot manipulator 1 according to FIG. 1. The

Robotermanipulator 1 weist eine Vielzahl von durch Gelenke miteinander verbundenen Gliedern auf und ein Endeffektor 3 ist durch ein weiteres Gelenk mit dem distalen Glied verbunden, wobei an allen Gelenken Aktuatoren 5 angeordnet sind. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Robot manipulator 1 has a multiplicity of links connected to one another by joints and an end effector 3 is connected to the distal link by a further joint, actuators 5 being arranged on all joints. The procedure consists of the following steps:

- Ansteuern S1 der Aktuatoren 5 zum Kompensieren einer auf den Robotermanipulator 1 wirkenden Schwerkraft durch eine Steuereinheit 7, sodass der Robotermanipulator 1 ohne externe Krafteinwirkung ausgehend von einer stationären Pose beschleunigungsfrei in der stationären Pose verbleibt aber manuell geführt werden kann, - Control S1 of the actuators 5 to compensate for a force of gravity acting on the robot manipulator 1 by a control unit 7, so that the robot manipulator 1 remains in the stationary pose without any external force, starting from a stationary pose without acceleration, but can be guided manually,

- Während des manuellen Führens: Erfassen S2 einer Orientierung des Endeffektors 3 gegenüber dem distalen Glied oder gegenüber einem erdfesten Koordinatensystem durch eine Lagewinkelerfassungseinheit 9, und During manual guidance: detection S2 of an orientation of the end effector 3 with respect to the distal link or with respect to a fixed coordinate system by a position angle detection unit 9, and

- Ansteuern S3 zumindest eines Teils der Aktuatoren 5 des Robotermanipulators 1 durch die Steuereinheit 7 so, dass beim manuellen Führen des Endeffektors 3 der Endeffektor 3: a) innerhalb eines ersten Bereichs einer ersten Endeffektordrehung keinen oder einen geschwindigkeitsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt und außerhalb des ersten Bereichs einen drehwinkelabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt, wobei die erste Endeffektordrehung eine Drehung des - Control S3 of at least part of the actuators 5 of the robot manipulator 1 by the control unit 7 so that when the end effector 3 is manually guided, the end effector 3: a) within a first range of a first end effector rotation opposes no or a speed-dependent resistance to manual guidance and outside the the first area has a resistance depending on the angle of rotation to the manual Opposite lead, the first end effector rotation being a rotation of the

Endeffektors 3 um eine Längsachse des Endeffektors 3 ist, und b) innerhalb eines zweiten Bereichs einer zweiten Endeffektordrehung keinen oder einen End effector 3 about a longitudinal axis of the end effector 3, and b) none or one within a second range of a second end effector rotation

geschwindigkeitsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt und außerhalb des zweiten Bereichs einen auslenkungsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt, wobei die zweite Endeffektordrehung eine rotatorische Auslenkung des Endeffektors 3 von seiner ursprünglich ausgerichteten Längsachse oder einer vertikalen Achse ist. Speed-dependent resistance opposed to manual guiding and outside the second area opposed a deflection-dependent resistance to manual guiding, the second end effector rotation being a rotary deflection of the end effector 3 from its originally aligned longitudinal axis or a vertical axis.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele Although the invention has been illustrated and explained in detail by preferred exemplary embodiments, the invention is not supported by the examples disclosed

eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der restricted and other variations can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention. It is therefore clear that there is a multitude of possible variations. It is also clear that embodiments cited by way of example really only represent examples that are not in any way intended to limit the scope of protection, the possible applications or the

Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Configuration of the invention are to be understood. Rather, the preceding description and the description of the figures enable the person skilled in the art to implement the exemplary embodiments in concrete terms, whereby the person skilled in the art, with knowledge of the disclosed inventive concept, can make various changes, for example with regard to the function or the arrangement of individual elements mentioned in an exemplary embodiment, without leaving the scope of protection provided by the claims and their legal equivalents, such as further

Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird. Explanations in the description, is defined.

Bezugszeichenliste List of reference symbols

1 Robotermanipulator 1 robot manipulator

3 Endeffektor 3 end effector

5 Aktuatoren 5 actuators

7 Steuereinheit 7 control unit

9 Lagewinkelerfassungseinheit S1 Ansteuern 9 Activate position angle detection unit S1

52 Erfassen 52 Capture

53 Ansteuern 53 Approach

Claims

Patentansprüche Claims 1. Verfahren zum Ansteuern eines Robotermanipulators (1 ) während des manuellen Führens des Robotermanipulators (1 ) durch einen Anwender, wobei der 1. A method for controlling a robot manipulator (1) during manual guidance of the robot manipulator (1) by a user, the Robotermanipulator (1 ) eine Vielzahl von durch Gelenke miteinander verbundenen Gliedern aufweist und ein Endeffektor (3) durch ein weiteres Gelenk mit dem distalen Glied verbunden ist, und wobei an allen Gelenken Aktuatoren (5) angeordnet sind, aufweisend die Schritte: The robot manipulator (1) has a plurality of links connected to one another by joints and an end effector (3) is connected to the distal link by a further joint, and actuators (5) being arranged on all joints, comprising the steps: - Ansteuern (S1 ) der Aktuatoren (5) zum Kompensieren einer auf den - Controlling (S1) the actuators (5) to compensate for one on the Robotermanipulator (1 ) wirkenden Schwerkraft durch eine Steuereinheit (7), sodass der Robotermanipulator (1 ) ohne externe Krafteinwirkung ausgehend von einer stationären Pose beschleunigungsfrei in der stationären Pose verbleibt aber manuell geführt werden kann, Robot manipulator (1) acting by gravity through a control unit (7) so that the robot manipulator (1) remains in the stationary pose without any external force, starting from a stationary pose without acceleration, but can be guided manually, - Während des manuellen Führens: Erfassen (S2) einer Orientierung des - During manual guidance: Acquisition (S2) of an orientation of the Endeffektors (3) gegenüber dem distalen Glied oder gegenüber einem erdfesten Koordinatensystem durch eine Lagewinkelerfassungseinheit (9), und End effector (3) with respect to the distal member or with respect to a fixed coordinate system by means of a position angle detection unit (9), and - Ansteuern (S3) zumindest eines Teils der Aktuatoren (5) des Robotermanipulators (1 ) durch die Steuereinheit (7) so, dass beim manuellen Führen des Endeffektors (3) der Endeffektor (3): - Control (S3) of at least some of the actuators (5) of the robot manipulator (1) by the control unit (7) so that when the end effector (3) is manually guided, the end effector (3): a) innerhalb eines ersten Bereichs einer ersten Endeffektordrehung keinen oder einen geschwindigkeitsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen a) no or a speed-dependent resistance to manual guidance within a first range of a first end effector rotation entgegensetzt und außerhalb des ersten Bereichs einen drehwinkelabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt, wobei die erste opposed and, outside the first range, opposes a rotation angle-dependent resistance to manual guidance, the first Endeffektordrehung eine Drehung des Endeffektors (3) um eine Längsachse des End effector rotation a rotation of the end effector (3) about a longitudinal axis of the Endeffektors (3) ist, und End effector (3) is, and b) innerhalb eines zweiten Bereichs einer zweiten Endeffektordrehung keinen oder einen geschwindigkeitsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen b) within a second range of a second end effector rotation, no resistance or a speed-dependent resistance to manual guidance entgegensetzt und außerhalb des zweiten Bereichs einen auslenkungsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt, wobei die zweite opposed and outside of the second area opposes a deflection-dependent resistance to manual guidance, the second Endeffektordrehung eine rotatorische Auslenkung des Endeffektors (3) von seiner ursprünglich ausgerichteten Längsachse oder einer vertikalen Achse ist. End effector rotation is a rotational deflection of the end effector (3) from its originally aligned longitudinal axis or a vertical axis. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , 2. The method according to claim 1, wobei die zweite Endeffektordrehung eine rotatorische Auslenkung des wherein the second end effector rotation is a rotational deflection of the Endeffektors (3) von der ursprünglichen Längsachse oder einer vertikalen Achse in einer vorgegebenen Ebene ist. End effector (3) from the original longitudinal axis or a vertical axis in a predetermined plane. 3. Verfahren nach Anspruch 2, 3. The method according to claim 2, wobei die vorgegebenen Ebene eine vertikale Ebene ist und die zweite the predetermined plane being a vertical plane and the second Endeffektordrehung um eine horizontale Achse definiert ist, wobei die horizontale Achse auch bei einer Drehung des Robotermanipulators (1 ) um eine vertikale End effector rotation is defined around a horizontal axis, the horizontal axis also when the robot manipulator (1) is rotated around a vertical axis Achse ihre Orientierung bezüglich der erdfesten Umgebung des Axis their orientation with respect to the earth's fixed environment Robotermanipulators (1 ) beibehält. Robot manipulator (1) maintains. 4. Verfahren nach Anspruch 1 , 4. The method according to claim 1, wobei die zweite Endeffektordrehung eine rotatorische Auslenkung des wherein the second end effector rotation is a rotational deflection of the Endeffektors (3) von der ursprünglichen Längsachse oder einer vertikalen Achse in beliebige Auslenkungsrichtungen mit einem gemeinsamen Drehpunkt ist. End effector (3) from the original longitudinal axis or a vertical axis in any direction of deflection with a common pivot point. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. The method according to any one of the preceding claims, wobei das Ansteuern zumindest eines Teils der Aktuatoren (5) des wherein the control of at least some of the actuators (5) of the Robotermanipulators (1 ) so erfolgt, dass beim manuellen Führen des Endeffektors (3) der Endeffektor (3) außerhalb des ersten Bereichs und/oder außerhalb des zweiten Bereichs einen geschwindigkeitsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt. Robot manipulator (1) takes place in such a way that when the end effector (3) is manually guided, the end effector (3) outside the first area and / or outside the second area opposes a speed-dependent resistance to manual guiding. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. The method according to any one of the preceding claims, wobei der auslenkungsabhängige Widerstand außerhalb des zweiten Bereiches nichtlinear zur Auslenkung und/oder der drehwinkelabhängige Widerstand außerhalb des ersten Bereiches nichtlinear zum Drehwinkel ist. wherein the deflection-dependent resistance outside the second range is non-linear with respect to the deflection and / or the rotation angle-dependent resistance outside the first range is non-linear with the rotation angle. 7. Verfahren nach Anspruch 6, 7. The method according to claim 6, wobei eine jeweilige nichtlineare Funktion zwischen Auslenkung und Widerstand und/oder zwischen Drehwinkel und Widerstand jeweils eine aus den folgenden ist: where a respective non-linear function between deflection and resistance and / or between angle of rotation and resistance is one of the following: - sigmoide Funktion, - sigmoid function, - Polynomfunktion, - polynomial function, - trigonometrische Funktion, - trigonometric function, - Exponentialfunktion, - exponential function, - logarithmische Funktion. - logarithmic function. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. The method according to any one of the preceding claims, wobei der auslenkungsabhängige Widerstand und/oder der drehwinkelabhängige Widerstand jeweils an einer vorgegebenen Obergrenze saturieren. wherein the deflection-dependent resistance and / or the rotation angle-dependent resistance each saturate at a predetermined upper limit. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. The method according to any one of the preceding claims, wobei das Ansteuern des zumindest einen Teils der Aktuatoren (5) des wherein the control of the at least part of the actuators (5) of the Robotermanipulators (1 ) durch die Steuereinheit (7) so erfolgt, dass beim Robot manipulator (1) is carried out by the control unit (7) so that when manuellen Führen des Endeffektors (3) der Endeffektor (3) innerhalb des zweiten manual guidance of the end effector (3) the end effector (3) within the second Bereichs der zweiten Endeffektordrehung einen auslenkungsabhängigen A deflection-dependent area of the second end effector rotation Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt, wobei der Resistance to manual guidance, whereby the auslenkungsabhängige Widerstand innerhalb des zweiten Bereichs kleiner als die Hälfte des auslenkungsabhängigen Widerstands außerhalb des zweiten Bereichs je Auslenkung ist. deflection-dependent resistance within the second range is less than half of the deflection-dependent resistance outside the second range per deflection. 10. Robotermanipulator (1 ), der eine Vielzahl von durch Gelenke miteinander 10. Robotic manipulator (1) that connects a multitude of joints with one another verbundenen Gliedern aufweist, wobei ein Endeffektor (3) durch ein weiteres Gelenk mit dem distalen Glied verbunden ist, und wobei an allen Gelenken connected limbs, wherein an end effector (3) is connected to the distal limb by a further joint, and wherein on all joints Aktuatoren (5) angeordnet sind, weiterhin aufweisend eine Steuereinheit (7) und eine Lagewinkelerfassungseinheit (9), wobei die Steuereinheit (7) dazu ausgeführt ist, die Aktuatoren (5) zum Kompensieren einer auf den Robotermanipulator (1 ) wirkenden Schwerkraft so anzusteuern, dass der Robotermanipulator (1 ) ohne externe Krafteinwirkung ausgehend von einer stationären Pose beschleunigungsfrei in der stationären Pose verbleibt aber manuell geführt werden kann, und wobei die Lagewinkelerfassungseinheit (9) dazu ausgeführt ist, während des manuellen Führens eine Orientierung des Endeffektors (3) gegenüber dem distalen Glied oder gegenüber einem erdfesten Koordinatensystem zu erfassen, und wobei die Actuators (5) are arranged, furthermore having a control unit (7) and a position angle detection unit (9), the control unit (7) being designed to control the actuators (5) to compensate for a gravity acting on the robot manipulator (1) so that the robot manipulator (1) without external force, starting from a stationary pose, remains in the stationary pose without acceleration but can be guided manually, and the position angle detection unit (9) is designed to orient the end effector (3) with respect to the during manual guidance to capture distal member or relative to a fixed coordinate system, and where the Steuereinheit (7) dazu ausgeführt ist, auf Basis der erfassten Orientierung des Endeffektors (3) zumindest einen Teil der Aktuatoren (5) des Robotermanipulators (1 ) so anzusteuern, dass beim manuellen Führen des Endeffektors (3) der Control unit (7) is designed to control at least some of the actuators (5) of the robot manipulator (1) based on the detected orientation of the end effector (3) in such a way that when the end effector (3) is manually guided the Endeffektor (3): End effector (3): a) innerhalb eines ersten Bereichs einer ersten Endeffektordrehung keinen oder einen geschwindigkeitsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen a) no or a speed-dependent resistance to manual guidance within a first range of a first end effector rotation entgegensetzt und außerhalb des ersten Bereichs einen drehwinkelabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt, wobei die erste opposed and, outside the first range, opposes a rotation angle-dependent resistance to manual guidance, the first Endeffektordrehung eine Drehung des Endeffektors (3) um eine Längsachse des Endeffektors (3) ist, und End effector rotation is a rotation of the end effector (3) about a longitudinal axis of the end effector (3), and b) innerhalb eines zweiten Bereichs einer zweiten Endeffektordrehung keinen oder einen geschwindigkeitsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen b) within a second range of a second end effector rotation, no resistance or a speed-dependent resistance to manual guidance entgegensetzt und außerhalb des zweiten Bereichs einen auslenkungsabhängigen Widerstand dem manuellen Führen entgegensetzt, wobei die zweite Endeffektordrehung eine rotatorische Auslenkung des Endeffektors (3) von seiner ursprünglich ausgerichteten Längsachse oder einer vertikalen Achse ist. opposed and outside of the second area opposes a deflection-dependent resistance to manual guidance, the second End effector rotation is a rotational deflection of the end effector (3) from its originally aligned longitudinal axis or a vertical axis.
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