用于搬運物品的搬運設備和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有獨立方法權利要求1的特征的用于抓取、檢測、定位、搬運、推移、轉動、重新分組和/或用于操作單個地、成對地或者成組地在水平輸送裝置上運輸?shù)奈锲?、捆扎物、件貨的方法。本發(fā)明還涉及一種具有獨立權利要求17的特征的搬運設備。
【背景技術】
[0002]已知的用于堆疊和托盤化運輸物體、比如帶有多個例如飲料容器的物品的包裹或者捆扎物的包裝設備或者托盤化運輸設備通常具有帶有輸送帶的水平輸送裝置，在所述水平輸送裝置上將件貨或者捆扎物以連續(xù)的或者不均勻的順序向搬運裝置運輸。在那里進行各個件貨或者捆扎物的推移、定向和/或轉動，以便使件貨或者捆扎物獲得適合于空間的布置，該布置形成一種基礎，以便將在后置的分組工位中的件貨或者捆扎物與堆疊狀的件貨層或者捆扎物層一起推動。
[0003]在當前的裝填生產線和堆疊生產線中使用不同的轉動捆扎物用的方法，這些方法例如可以具有適當?shù)目蛇\動的擋板或者兩個具有不同速度的帶。已知的搬運裝置也可以設有夾具，這些夾具例如可以懸掛在龍門系統(tǒng)(Portalsystem)上，并且在限定的運動范圍內推移、旋轉并且此外沿垂直方向運動，以便可以提升有待轉動和/或推移的各個件貨或者捆扎物。所述夾具例如也可以布置在多軸機器人臂上，所述多軸機器人臂在側面處于水平輸送裝置上。
[0004]在這樣搬運件貨或者捆扎物時，在實際中為了位移和/或定向件貨或者捆扎物的目的而抓住、提升件貨或者捆扎物并且將它們運送到在分組內部期望的位置或者定向中。此外，由現(xiàn)有技術、例如由文獻EP 2 388 216 Al已經已知很多的抓取設備。已知的抓取設備具有兩個水平相互間隔開的并且經由機械連接設置在中間布置的支架上的抓取臂。該抓取臂可以彼此相向運動，以便抓住物體。此外，抓取臂可以在限定的力作用時沿垂直方向并且逆著支架從支架上拆卸。兩個抓取臂在自由的端部上具有夾緊鉗，夾緊鉗在抓住物體時與相應的物體表面接觸。
[0005]文獻DE 102 04 513 Al例如示出了另一種抓取設備。在那里，多個相互對置的抓取臂在中間件中被引導。一個抓取臂可以借助于調節(jié)元件相對于另一個抓取臂推移，從而可以鎖定兩個抓取臂。在抓取臂的下端部上，在朝向彼此的側面上設有用于抓取建筑材料包裹的抓取區(qū)段。
[0006]此外，存在其他用于抓取、推移、轉動和/或位移物品或者捆扎物的搬運裝置，這些抓取設備基于所謂的德爾塔機器人(Deltarobotern)或者平行運動機器人(Parallelkinematik-Robotern)，所述平行運動機器人在三臂的實施方式中也被稱為三角件(Tripode)。這樣的三角件或者德爾塔機器人的每個臂都包括可以在基座上圍繞固定的樞轉軸線被驅動地樞轉地布置的上臂和與上臂和耦接元件鉸接地連接的下臂。在此，下臂構造成被動的、與用于下臂相對于上臂或者耦接元件的樞轉的驅動裝置無關的。所述下臂中的一個或者多個下臂例如可以經由球形關節(jié)與相應從屬的上臂和耦接元件連接。這種單個的下臂可自由地樞轉并且不具有固有穩(wěn)定性。德爾塔機器人的全部上臂相應地可圍繞優(yōu)選處于整個平面內部的樞轉軸線樞轉地驅動地支承。三個與耦接元件并且相應地與其從屬的上臂連接的下臂在每個位置中形成力三角形，僅僅當三個上臂同步地實施對于上臂的、圍繞上臂的固定的樞轉軸線的樞轉運動時，該力三角形才能運動。兩個或者多個樞轉軸線可以平行地延伸，通常全部樞轉軸線具有兩個帶有不同的樞轉軸線的切點。
[0007]至少一個所述下臂可以包括兩個也被稱為肘部(Elle)和輻條的、形成平行四邊形連桿的連桿元件，以便親接元件沿至少一個預先確定的方向相對于基座被引導。在此，親接元件用作工作平臺，該工作平臺在實際中也被稱為工具中心點(TCP)。在該TCP上可以設置有機械手，例如形式為可相對進給的抓取臂或者類似搬運裝置的機械手，從而因此可以抓取和轉動、推移或者由支承面提升物品、捆扎物或者類似的件貨。
[0008]布置在工作平臺或者說TCP上的機械手可以可選地可轉動地被支承，以便可以定向機械手或者實現(xiàn)物品或者件貨的期望的轉動。代替機械手在耦接元件上的可驅動地可轉動的支承原則上也可以設想的是，機械手不可轉動地布置在耦接元件上并且整個耦接元件在臂的借助于伸縮軸相對于基座的相應的平衡運動的情況下轉動。然而，隨之帶來的是耦接元件的僅僅受限制的轉動角度的缺點。該限制通過達成上臂和/或耦接元件與下臂和/或鄰接于相對側的觸點的下臂的鉸接的連接的端部止擋來得出。
[0009]由文獻 DE 10 2010 006 155 AUDE 10 2013 208 082 Al 以及 US 8 210 068 BI
已知這種具有三角件的搬運裝置。
[0010]已知的平行運動機器人或者所謂的三腳架可以覆蓋可用于相應的機器人的工作空間，該工作空間由上臂的長度、上臂的固定點相對于所固定的基座的中心的間距、下臂的長度、下臂的固定點相對于所謂的工具中心點在工具支架上的中心的間距以及上臂的最大的樞轉區(qū)域得出。所述工作空間是關于工具中心點沿Z方向的柱體，球形區(qū)段緊靠在所述柱體的下邊緣上。此外，在上邊緣上的工作空間必要時還通過萬向的伸縮驅動軸的最大的樞轉角度來限制。
[0011]德爾塔運動機器人或者三腳架的優(yōu)點在于其較小的移動質量，由此導致所有調節(jié)運動的高的動力。在設計這種平行運動機器人或者所謂的三腳架時特別的挑戰(zhàn)是確定調節(jié)臂的尺寸、驅動調節(jié)臂和支承調節(jié)臂。為了窄小的尺寸確定而包含彈性變形的危險，這消極地影響臂和利用臂移動的搬運工件的調節(jié)精確度。寬大的構件尺寸確定阻止彈性變形并且減少振動問題和共振問題，然而幾乎必然地導致必須移動并且加速的更高的質量。
[0012]僅難以以已知的德爾塔機器人系統(tǒng)應對非預期的事件的發(fā)生。這種非預期的事件例如可以是與要搬運的物品、捆扎物或者件貨的碰撞，這些物品、捆扎物或者件貨沒有放置在預期的位置處或者輕微的打滑或者旋轉，從而這些物品、捆扎物或者件貨不可以由抓取工件以期待的方式檢測或者完全不檢測，該抓取工件可以連同調節(jié)臂在運動空間內運動。這種碰撞可以導致以下問題，即例如導致抓取工件的可拆卸地固定的工件部件、例如磁性固定的抓取鉗的松開和/或掉落。這種非預期的事件必須要么通過監(jiān)控人員識別和/或借助于光學的監(jiān)控裝置來探測，以便可以切斷機器環(huán)境并且可以避免在生產過程中的其他干擾或者機器環(huán)境的損傷。
[0013]文獻EP I 046 470 BI公開了一種用于運行可多軸運動的工業(yè)機器人并且用于減少當工作機器人與障礙物碰撞時的沖擊的方法。在此，接著識別固定在機器人的手關節(jié)上的終端效應器的相撞并且當施加到機器人的伺服馬達之一上的干擾力矩超過固定的閾值時，通過減少驅動力矩來應對所述相撞。
[0014]文獻DE 10 2013 001 110 Al公開了一種用于檢測和搬運生活中間產品的機器人，在該機器人中在機器人臂和搬運單元之間設置傳感器，利用該傳感器可以檢測在機器人臂和搬運單元之間作用的力或者垂直的或水平的分力或者也檢測加速度。此外規(guī)定，存儲和/或分析在時間曲線上的傳感器數(shù)據(jù)，以便由此合理地獲得用于機器人的未來的維修間隔期的參考點。
[0015]由文獻US 2005/0177279 Al已知一種用于平行運動機器人的工件頂蓋的傳感裝置，該傳感裝置的傳感值應該在超過可預先確定的極限值時負責切斷機器人驅動，由此應該提供有效的碰撞避免。
[0016]可以設想其他碰撞避免對策，但是那些碰撞避免對策全部需要相對昂貴的干擾力矩檢測裝置，以便可以由此導出碰撞事件。然而，這樣的轉矩檢測裝置不能在各種情況下實現(xiàn)與固定的或者可運動的對象的常規(guī)碰撞的低于登記閾值的事件的識別。

【發(fā)明內容】

[0017]本發(fā)明的首要目的可以視為在于，可以借助于少的并且低成本的傳感器更有效地并且更良好地識別非預期的事件，這些事件可以在搬運系統(tǒng)基于龍門機器人或者德爾塔運動機器人運行時發(fā)生，以便以這種方式更有效地設計這種搬運系統(tǒng)的運行。為了實現(xiàn)這個目的，應該提供一種這種設備的經改善的結構以及一種用于運行這種設備的經改善的方法。
[0018]本發(fā)明的上述目的利用獨立方法權利要求的主題來實現(xiàn)。本發(fā)明的有利的擴展方案的特征處于從屬權利要求中。因此，本發(fā)明為了實現(xiàn)所提到的目的而提供一種用于抓取、檢測、定位、搬運、推移、轉動、重新分組和/或用于操作單個地、成對地或者成組地在水平輸送裝置上運輸?shù)奈锲?、捆扎物或者件貨的方法，該方法借助于一種搬運設備來實施，該搬運設備具有可運動地在水平輸送裝置上方的運動空間中能受控制地運動的機械手，該機械手包括一個或者多個用于抓取物品、分組物、捆扎物或者件貨的器件。所述方法規(guī)定，傳感地和/或通過檢測搬運設備的至少一個驅動裝置電流接收值、壓力值和/或路徑-時間曲線來監(jiān)控至少機械手的運動過程，并且在考慮有待由用于機械手運動的控制指令預期的傳感值、壓力值和/或電流接收值和/或路徑-時間關系的情況下進行分析。此外規(guī)定，通過將額定值與所檢測的傳感值進行比較來識別和/或推導出在機械手的運動過程和/或搬運過程中的非預期的事件。所述非預期的事件可以特別是機械手與單個地、成對地或者成組地在水平輸送裝置上在機械手的運動空間內運輸?shù)奈锲贰⒗υ锘蛘呒浿坏呐鲎?，該碰撞可以借助于傳感值與有待預期的傳感值、壓力值和/或電流接收值和/或路徑-時間關系的比較被識別。然而，非預期的事件也可以是在機械手或者抓取裝置上的損壞、例如抓取鉗的損壞或者類似事件。在所有這種事件中可識別在運動傳感器、應變傳感器、壓力傳感器等等的傳感地檢測的信號曲線和有待預期的信號曲線之間的顯著的區(qū)別，該有待預期的信號曲線由用于搬運設備或者搬運設備的在運動空間中沿多個軸線可運動的機械手的控制指令導出并且因此是原則上已知的。
[0019]所述搬運設備可以由龍門機器人構成或者是龍門機器人的部件，其中傳感地檢測可在運動空間內部沿至少兩個不同的空間軸線運動的機械手的懸掛件的至少一個可運動的元件的運動和/或構件