Dissertation: a work Piece bases Approach for Programming Cooperating Industrial Robots

…
 
…
 
Programming paradigm 
Program 
Figure 8.1: Experiment description overview
Process requirements are vital to specify which control structures should be activated
during the process phases and the corresponding control law parameters. These are
translated into two configuration matrices as detailed in section 6.4.4. However, these
configurations are not only determined by the process phases but are mainly influenced
by the programming paradigm which the operator dictates during configuration. In the
second phase, the robot programmer can utilize the PCM to program the task according to
the dictated programming paradigm. In order to successfully utilize this, the programmer
has to comply with a programming procedure designed by the operator and tied to the
PCM. The outcome of this phase is an instruction list i.e. a robot program, which
could be executed in the third phase by applying the RCM. Although program execution
doesn’t normally entail any human intervention, this is sometimes necessary during
execution. Hence an execution procedure similar to that of programming could be designed
specifically for such cases.
114

---

8.2 Experimental validation
8.2.1 Hand-guided programming
8.2.1.1 Overview
One of the most popular on-line programming methods as outlined in section 2.2.1.2
provides the user with the ability to manually guide the robot through the required path.
Nowadays this is considered a subset of an increasing tendency towards safer and easier
human-robot interaction (Kr¨uger et al. 2009)(Arai et al. 2010). Furthermore, by com-
bining the intelligence of the human with the sophistication and accuracy of the machine
this method can be utilized for intelligent assist systems (Kr¨uger et al. 2006)(Kr¨uger &
Surdilovic 2008). By utilizing the readings of an FTS mounted between the robot and
the gripper, the robot can easily be jogged from its TCP through the task space (Schraft
& Meyer 2006). Another variant of the scheme allows manual movement of the robots’
joints by utilizing the readings of motor currents at each joint (Winkler 2006, P. 113-115).
This however depends on the availability of an interface for the motor currents. In this
experiment, the first variant utilizing FTS will be investigated in the work-piece based
context on a simple pick and place task. Hence, the programmer moves each robot sepa-
rately until the work-piece is gripped. Subsequently, a switch to work-piece space allows
the programmer to move the work-piece. The PCM was configured to map the required
functionalities to the buttons on the WiiMot as shown in Figure 8.2.
accommodation control 
Robot 1 
accommodation control 
work-piece 
lift phase 
start recording 
stop recording 
open/close gripper 2 
open/close gripper 1 
accommodation control 
Robot 2 
Figure 8.2: Mapping di
fferent control functionalities to the WiiMot
8.2.1.2 Programming procedure
In order to program a task by hand-guiding the robots and work-piece, the programmer
has to execute the following steps (Figure 8.3 & 8.4):
1. Start recording (plus button)
115

---

8 Assessment
2. Move the first robot until it reaches its gripping position (left arrow)
3. Grip the work-piece with the first robot (button 1)
4. Move the second robot until it reaches its gripping position (right arrow)
5. Grip the work-piece with the second robot (button 2)
6. Activate lift mode for 2-4 seconds (button A)
7. Trigger the gravity compensation (button B)
8. Start moving the work-piece to its target location (up arrow)
9. When the work-piece reaches its target position release the robots grip (button 1,2)
10. Activate lift mode for 2-4 seconds (button A)
11. Trigger the gravity compensation (button B)
12. Move the first robot until it reaches its park position (left arrow)
13. Move the second robot until it reaches its park position (right arrow)
14. Stop recording (plus button)
8.2.1.3 Experiments
After the programmer receives instructions to the di
fferent functionalities triggered by the
buttons on the WiiMot and to the steps in the programming procedure, he is allowed to
program a simple pick and place task. The choice of task is representative of several other
tasks common with CIR, for instance load sharing or load transport. Programming lasted
on average about 1 min, which is the time of the task itself. To compare it to conventional
programming, the functionalities inherent to a teach-pendant was emulated in the software
environment. Programming using this technique lasted on average about 2.5 times longer
as the hand-guided method. However, it has to be noted here that programming time
depends heavily on the complexity of the given task. During execution the recorded data
(positions, triggers etc.) are played back, either with the same speed or by increasing the
speed of execution. If it is desired that forces during execution be minimized, force control
could be activated during certain phases by adjusting the RCM.
116

---

8.2 Experimental validation
1
2
3
4
5
6
7
8