將機器人的控制器切換至手動引導運行模式的方法與流程

本發明涉及一種用于將機器人的控制器切換至手動引導運行模式的方法，一種控制器，一種用于實施該方法的計算機程序產品，以及一種具有所述控制器的機器人組。

背景技術：

由專利文獻DE102013218823A1可知一種用于通過將力和/或轉矩手動施加到機器人上使機器人運動的手動引導運行模式。

在這種手動引導運行模式中，可以有利地基于所檢測到的關節力和/或關節轉矩以及機器人的模型，來確定從外部作用于機器人上的力和/或轉矩，并由此確定特別是手動施加在機器人上的力和/或轉矩。

因此，這樣的手動引導運行模式對于模型、特別是機器人引導的負載以及檢測關節力或轉矩的錯誤是相當敏感的。特別是在切換至手動引導運行模式時，可能會因此使機器人出現意外的和/或不期望的反應。

例如，沒有被模型化或被輕微模型化的機器人引導的負載的重力可能會由于被切換至手動引導運行模式而導致機器人出現意外的和不期望的下沉，因為該重力被錯誤地識別為手動施加在機器人上的、用于使機器人運動的垂直力。相反在手動引導運行模式之前的運行模式中(其中，例如機器人(僅)是位置調節的或具有較高的阻抗)，這種沒有被模型化或輕微模型化的機器人引導的負載會導致位置精度的降低。

技術實現要素：

本發明的目的在于改進對機器人的控制。

本發明的目的通過一種用于將對機器人的控制器切換至手動引導運行模式的方法來實現。本發明還涉及一種用于實施在此描述的方法的控制器和一種計算機程序產品，以及一種具有在此描述的控制器的機器人組。

根據本發明的一個方面，在用于將機器人的控制器切換至手動引導運行模式的方法中，該手動引導運行模式被設置或設計為用于通過將力和/或轉矩手動地施加在機器人上使機器人運動，由于切換并根據檢測到的關節力和/或關節轉矩和/或額定關節力和/或額定關節轉矩和/或機器人的姿態來觸發錯誤反應。

由此在一種實施方式中，將有利地特別是降低由于這種切換而導致的機器人的意外和/或不期望的反應，和/或對手動引導機器人或試圖這樣做的操作者發出警告。

在一種實施方式中，機器人具有至少三個、特別是至少六個、尤其是至少七個、特別是可通過尤其是電動的和/或具有傳動器的驅動器來致動或被致動的關節、特別是轉動關節。

在一種實施方式中，控制器特別是無線地或有線地與機器人、特別是與機器人的驅動器信號連接，并且在一種擴展方案中，控制器特別是被硬件技術和/或軟件技術或者說編程技術實現地設計用于控制驅動器，特別是用于設定額定值、特別是額定關節力和/或額定關節轉矩、特別是額定電流或額定電壓，或者說針對額定值、特別是額定關節力和/或額定關節轉矩、特別是額定電流或額定電壓發出指令。

在本發明中，特別是將作用在機器人的關節上，特別是作用在機器人的關節中，尤其是作用在驅動器和通過該驅動器運動或與該驅動器耦接的機器人節肢之間的力或轉矩稱為關節力或關節轉矩。

在一種實施方式中，所述關節力或關節轉矩可以特別是通過驅動器上的力傳感器或轉矩傳感器被直接地檢測，或者特別是基于所檢測到的驅動器的電參數、特別是電流或電壓被間接地檢測，特別是被直接或間接地測量。

在一種實施方式中，在手動引導運行模式下，機器人特別是通過根據力或轉矩的偏差，特別是沿著該力或轉矩的方向或者還沿著預設的特別是笛卡爾方向，得到(folgt)手動施加在其上的外部力或手動施加在其上的外部轉矩，和/或相應地得到力或轉矩的數值。為此或者說在手動引導運行模式中，在一種實施方式中，可以力調節地、特別是阻抗調節或導納調節地控制所述機器人。關于此請補充參考在開始部分所提到的專利文獻DE 10 2013 218 823 A1，其公開的內容被完全包括在本發明中。

力和/或轉矩特別是可以直接通過機器人本身上的力或轉矩作用或者說通過機器人本身上的一個或多個力或轉矩作用點，或者間接地通過一個或多個與該機器人耦接的、特別是連接的元件、特別是末端執行器、機器人引導的工具、與機器人力或轉矩傳導連接的手柄或杠桿等，或者說通過一個或多個力或轉矩作用點，被施加在所述一個或多個元件上。

在一種實施方式中，根據機器人的通過從外部作用在機器人上的力或從外部作用在機器人上的轉矩所施加的關節力或關節轉矩是否特別是在數值上超過了關節閾值來觸發錯誤反應；特別是一旦或者說如果通過從外部作用在機器人上的關節力或從外部作用在機器人上的關節轉矩所施加的關節力或關節轉矩特別是在數值上超過了預設的關節閾值，則觸發錯誤反應。

在一種實施方式中，關節閾值定義了用于施加在關節上的力或轉矩的閾值，因此該關節閾值特別是可以規定一個力或轉矩，特別是就是一個力或轉矩。

在一種實施方式中，對于機器人的至少兩個關節設定相同或不同的關節閾值。在一種實施方式中，至少一個設定的關節閾值為至少1Nm，特別是至少5Nm，和/或最高為100Nm，特別是最高為75Nm。

在一種實施方式中，通過從外部作用在機器人上的力或從外部作用在機器人上的轉矩所施加的關節力和/或關節轉矩τ_e可以基于所檢測到的關節力和/或關節轉矩τ_mess和基于模型或者說基于機器人的模型所評估的關節力和/或關節轉矩τ_Modell來確定，特別是基于兩者之間的差值：τ_e＝τ_mess-τ_Modell來確定，特別是就是該差值。就此而言，在模型中所考慮到的、作用在機器人上的力和轉矩，例如被模型化的機器人引導的負載的重力被歸屬于機器人(模型)，因此在本發明中，從外部作用在機器人上的力或從外部作用在機器人上的轉矩特別是在模型中未被(正確)考慮到的力或在模型中未被(正確)考慮到的轉矩。換句話說，從外部作用在機器人上的力或從外部作用在機器人上的轉矩可以是干擾力或干擾轉矩，特別是由機器人引導的未知的或被錯誤識別的負載的重力或因此所施加的轉矩和手動施加在機器人上的力或手動施加在機器人上的轉矩等。

如果這種關節力或這種關節轉矩的數值超過了關節閾值，則這表明出現相應的模型錯誤，其會導致機器人發生意外的和/或不期望的反應。因此，這可以被有利地用于探測模型錯誤，并由此用于觸發錯誤反應。

當然，也可以在沒有模型錯誤的情況下通過從外部作用在機器人上的力或轉矩來施加關節力和/或關節轉矩τ_e，例如通過使手動引導機器人的或試圖這樣做的操作者在切換時已經在牽拉機器人，或者在切換時通過周圍環境使機器人被拉緊、特別是被夾緊。

在一種實施方式中，替代地或附加地，特別是在與關節閾值的邏輯“或”運算(logischen ODER-Verknüpfung)中，根據由于切換所導致的額定關節力或額定關節轉矩τ_d,i的變化dτ_d,i/dt特別是在數值上是否超過變化閾值來觸發錯誤反應；特別是一旦或如果機器人的由控制器基于從外部作用在機器人上的力和/或轉矩(該力和/或轉矩特別是可以基于所檢測到的關節力和/或關節轉矩來確定)所確定或設定的額定關節力或額定關節轉矩的時間變化特別是在數值上超過設定的變化閾值，則觸發錯誤反應。

由此在一種實施方式中，特別是可以有利地承擔起在虛擬的壁內部對前述的情況和/或切換進行運算，和/或特別是能夠在切換過程中與切換原因無關地降低、優選為避免意外的運動。

在一種實施方式中，變化閾值定義了額定關節力或額定關節轉矩的特別是隨時間的變化、尤其是導數的閾值，因此，該變化閾值特別是表明了力或關節轉矩的時間變化，尤其是導數，該變化閾值特別就是力或關節轉矩的時間變化，尤其是導數。

在一種實施方式中，對于機器人的至少兩個關節設定相同或不同的變化閾值。在一種實施方式中，至少一個設定的變化閾值為至少1Nm/s和/或最高10Nm/s。如同前述的關于關節閾值的上和下邊界一樣，在此所述的上和下邊界當然也是取決于機器的，因此在一種實施方式中，可以取決于機器地或特定地設定。

如果額定關節力或額定關節轉矩的變化的值超過了變化閾值，則這點表明發生了相應的模型錯誤，該模型錯誤會導致機器人出現意外的和/或不期望的反應，因為使用者不可能能夠通過精確的切換來顯著地增大由其所施加的外部力和/或轉矩。因此，由于切換而引起的額定關節力和/或額定轉矩的時間變化也可以被有利地用于探測模型錯誤，并因此而用于觸發錯誤反應。

替代地或附加地，特別是在關節閾值和/或變化閾值的邏輯“或”運算中，在一種實施方式中，根據基于所檢測到的機器人的關節力和/或關節轉矩所確定的、從外部作用在機器人上的垂直力特別是在數值上是否超過垂直力閾值來觸發錯誤反應；特別是一旦或如果基于所檢測到的機器人的關節力和/或關節轉矩所確定的、從外部作用在機器人上的垂直力特別是在數值上超過了垂直力閾值，則觸發錯誤反應。

在一種實施方式中，垂直力是平行于地球引力方向或者說重力方向的力。

在一種實施方式中，從外部作用在機器人上的垂直力f_z可以基于所檢測到的機器人的關節力和/或關節轉矩來確定，特別是基于所檢測到的關節力和/或關節轉矩τ_mess和在笛卡爾空間中基于模型或者說基于機器人的模型評估所得的關節力和/或關節轉矩τ_Modell之間的差值τ_e＝τ_mess-τ_Modell的投影(Projektion)來確定，特別是根據其包括：特定于機器人的參考點、特別是機器人的TCP的雅可比矩陣(Jacobimatrix)的行的轉置^T的廣義逆^#(Pseudoinversen^#)，特定于機器人的參考點的笛卡爾位置的垂直分量Z，和n關節機器人的關節坐標q₁,…,q_n，在此，在一種實施方式中為

如果機器人引導一負載，則該負載的重力在機器人上施加至少一個垂直力。如果機器人和/或該負載未被模型化或未被正確地模型化，則基于所檢測到的機器人的關節力和/或關節轉矩將產生相應的從外部作用于機器人上的垂直力。現在，如果該垂直力的數值超過垂直力閾值，則可以有利地將其用于探測模型錯誤，并由此用于觸發錯誤反應。

在一種實施方式中，垂直力閾值定義了從外部作用在機器人上的、特別是直接作用在機器人上或者通過與機器人耦接的元件起作用的垂直力的閾值，因此，該垂直力閾值特別是可以表示一個力，特別是就是一個力。

以類似的方式，可以基于所檢測到的機器人的關節力和/或關節轉矩，特別是在機器人引導負載的重心位置被錯誤模型化的情況下，會產生從外部作用在機器人上的水平轉矩。

相應地，在一種實施方式中，替代地或附加地，特別是在關節閾值、變化閾值和/或垂直力閾值的邏輯“或”運算中，根據基于所檢測到的機器人的關節力和/或關節轉矩所確定的、從外部作用在機器人上的水平轉矩特別是在數值上是否超過水平轉矩閾值來觸發錯誤反應；特別是一旦或如果基于所檢測到的機器人的關節力和/或關節轉矩所確定的、從外部作用在機器人上的水平轉矩的至少一個分量特別是在數值上超過水平轉矩閾值，則觸發錯誤反應。

在一種實施方式中，水平轉矩是指圍繞一個或兩個垂直于地球引力方向的、特別是彼此垂直的軸的轉矩。

在一種實施方式中，水平轉矩閾值定義了用于從外部作用在機器人上的、特別是直接作用在機器人上或通過與機器人耦接的元件起作用的水平轉矩的閾值，因此，該水平轉矩閾值特別可以表示一個轉矩，特別就是一個轉矩。

在一種實施方式中，從外部作用在機器人上的水平轉矩T可以基于所檢測到的機器人的關節力和/或關節轉矩來確定，特別是基于所檢測到的關節力和/或關節轉矩τ_mess和在笛卡爾空間中基于模型或者說基于機器人的模型評估所得的關節力和/或關節轉矩τ_Modell之間的差值τ_e＝τ_mess-τ_Modell的投影來確定，特別是利用特定于機器人的參考點、特別是機器人的TCP的雅可比矩陣的行的轉置^T的廣義逆^#，水平的旋轉分量或旋轉軸ω和n關節機器人的關節坐標q₁,…,q_n并根據來確定，在一種實施方式中，

如果機器人引導一負載，則該負載的重力在機器人上施加一個圍繞至少一個水平軸的傾斜力矩。如果該負載未被模型化或未被正確地模型化，則基于所檢測到的機器人的關節力和/或關節轉矩將產生相應的從外部作用在機器人上的水平轉矩。如果該水平轉矩的數值超過水平轉矩閾值，則可以有利地將其用于探測模型錯誤，并由此用于觸發錯誤反應。

基于所檢測到的機器人的關節力和/或關節轉矩對這種(錯誤的)垂直力或水平轉矩的確定取決于機器人的姿態。例如，機器人引導的負載在所謂的核心位置中(在該核心位置中，曲臂機器人豎直地向上伸展)不施加或僅施加很小的關節力或關節轉矩。相應地，即使在負載被錯誤模型化的情況下，也可能會出現不超過垂直力閾值或水平轉矩閾值，并由此妨礙了對模型錯誤的探測。

因此特別是在一種實施方式中，替代地或附加地，特別是在關節閾值、變化閾值、垂直力閾值和/或水平轉矩閾值的邏輯“或”運算中，根據從外部作用在機器人上的垂直力相對于因此被施加的機器人的關節力和/或關節轉矩的比例，或者從外部作用在機器人上的水平轉矩相對于因此被施加的機器人的關節力和/或關節轉矩的比例，特別是在數值上和/或根據機器人姿態地是否超過了姿態閾值，來觸發錯誤反應；特別是一旦或如果從外部作用在機器人上的垂直力相對于因此被施加的機器人的關節力和/或關節轉矩的比例，或者從外部作用在機器人上的水平轉矩相對于因此被施加的機器人的關節力和/或關節轉矩的比例，特別是在數值上和/或根據機器人姿態地超過了姿態閾值，則觸發錯誤反應。

在一種實施方式中，姿態閾值定義了從外部作用在機器人上的垂直力相對于因此被施加的機器人的關節力和/或關節轉矩的比例或者從外部作用在機器人上的水平轉矩相對于因此被施加的機器人的關節力和/或關節轉矩的比例的閾值，因此，該姿態閾值特別是可以表示力和/或轉矩的比例，特別就是力和/或轉矩的比例。

在一種實施方式中，從外部作用在機器人上的垂直力或從外部作用在機器人上的水平轉矩相對于因此被施加的機器人的關節力和/或關節轉矩的比例ζ可以基于如前所述的廣義逆的數值來確定，特別是按照或同樣的，該比例也可以轉置地基于機器人的TCP的雅可比矩陣的行j_z或j_ω的數值、特別是根據ζ＝|j_z|^-1或ζ＝|j_ω|^-1來確定。也可以通過類似的方式共同借助雅可比矩陣的相應的子矩陣或其廣義逆，或者借助于共同的雅可比矩陣的廣義逆來確定垂直力和兩個水平轉矩的比例。

除了模型錯誤之外，即使是在模型正確的情況下，例如由操作者或在機器人被夾緊的情況下作用在機器人上的、非純垂直的外部力和非純水平的外部轉矩也可能會引發基于所檢測到的機器人的關節力和/或關節轉矩所確定的、從外部作用在機器人上的垂直力和/或基于所檢測到的機器人的關節力和/或關節轉矩所確定的、從外部作用在機器人上的水平轉矩。

因此，在一種擴展方案中，根據以下判斷來觸發錯誤反應：不僅基于所確定的機器人的關節力和/或關節轉矩來確定的、從外部作用在機器人上的垂直力是否超過垂直力閾值，或者基于所確定的機器人的關節力和/或關節轉矩來確定的、從外部作用在機器人上的水平轉矩是否超過水平轉矩閾值，而且，附加地或者說在邏輯“和”運算中(logischen UND-Verknüpfung)，基于所確定的機器人的關節力和/或關節轉矩來確定的、對此互補的外部負載特別是在數值上是否不超過負載閾值。

在一種實施方式中，該補充的外部負載K可以基于所檢測到的機器人的關節力和/或關節轉矩來確定，特別是基于所檢測到的關節力和/或關節轉矩τ_mess和基于模型或者說基于機器人的模型評估所得的關節力和/或關節轉矩τ_Modell之間的差值τ_e＝τ_mess-τ_Modell的零空間投影(Nullraumprojektion)來確定，特別是根據或者根據也用于兩個彼此垂直的水平轉矩的相應擴展的零空間投影，利用雅可比矩陣的相應子矩陣或其廣義逆來確定。

在一種實施方式中，錯誤反應包括限制或者說限定機器人的運動速度，特別是在笛卡爾空間中和/或在機器人的關節坐標空間或者說軸空間中。附加地或替代地，在一種實施方式中，錯誤反應包括限制或者說限定機器人的工作空間或允許的運動，特別是在笛卡爾空間中和/或在機器人的關節坐標空間或軸空間中。附加地或替代地，在一種實施方式中，錯誤反應包括增大機器人的虛擬的或調節技術實現的緩沖。由此可以有利地在任何情況下均能限制意外的和/或不期望的機器人反應。

附加地或替代地，在一種實施方式中，錯誤反應包括錯誤信號的特別是光學輸出、聲學輸出和/或觸覺輸出。

一個或多個閾值可以被(分別)固定地設定或由工廠設定。同樣地，一個或多個閾值可以(分別)特別是通過使用者或輸入被參數化或者被可改變的或者說可變的(設定)，特別是被設定或被參數化。

根據本發明的另一方面，用于控制機器人組的一個或多個機器人的控制器被設置為，特別是通過硬件技術和/或軟件技術或者說編程技術來執行在此所描述的方法，和/或具有：

用于將控制器切換至手動引導運行模式的裝置，以通過手動地將力和/或力矩施加在機器人上來使機器人運動；以及

用于觸發錯誤反應的裝置，該錯誤反應是由于切換并根據所檢測到的機器人的關節力和/或關節轉矩和/或額定關節力和/或額定關節轉矩和/或機器人的姿態而被觸發的。

在一種實施方式中，用于觸發錯誤反應的裝置具有：

一部件，用于檢測機器人的關節力和/或關節轉矩和/或姿態，和/或用于設定機器人的額定關節力和/或額定關節轉矩；和/或

一部件，用于根據基于所檢測到的機器人的關節力和/或關節轉矩所確定的、從外部作用在機器人上的垂直力是否超過垂直力閾值來觸發錯誤反應；和/或

一部件，用于根據基于所檢測到的機器人的關節力和/或關節轉矩所確定的、從外部作用在機器人上的水平轉矩是否超過水平轉矩閾值來觸發錯誤反應；和/或

一部件，用于根據由于切換而導致的額定關節力或額定關節轉矩的變化是否超過變化閾值來觸發錯誤反應；和/或

一部件，用于根據從外部作用在機器人上的垂直力相對于因此被施加的機器人的關節力和/或關節轉矩的比例，或者從外部作用在機器人上的水平轉矩相對于因此被施加的機器人的關節力和/或關節轉矩的比例，是否超過姿態閾值來觸發錯誤反應；和/或

一部件，用于根據機器人的通過從外部作用在機器人上的力或從外部作用在機器人上的轉矩所施加的關節力，或者機器人的通過從外部作用在機器人上的力或從外部作用在機器人上的轉矩所施加的關節轉矩，是否超過關節閾值來觸發錯誤反應；和/或

一部件，用于根據以下判斷來觸發錯誤反應：不僅基于所確定的機器人的關節力和/或關節轉矩而確定的、從外部作用在機器人上的垂直力是否超過垂直力閾值，或者基于所確定的機器人的關節力和/或關節轉矩而確定的、從外部作用在機器人上的水平轉矩是否超過水平轉矩閾值，而且，附加地基于所確定的機器人的關節力和/或關節轉矩而確定的、對此互補的外部負載是否不超過負載閾值。

在一種實施方式中，控制器具有用于在手動引導運行模式中力調節地、特別是阻抗調節地或導納調節地控制機器人的器件。

在一種實施方式中，用于觸發錯誤反應的器件具有用于限制機器人的運動速度和/或特別是關節工作空間和/或笛卡爾工作空間的器件、用于增大虛擬緩沖的器件和/或用于輸出錯誤信號的器件。

在一種實施方式中，控制器具有用于可改變地設定至少一個閾值的器件。

本發明意義下的器件可以被硬件技術和/或軟件技術地構成，特別是具有優選與存儲系統和/或總線系統數據連接或信號連接的處理單元，特別是數字處理單元，尤其是微處理單元(CPU)，和/或一個或多個程序或程序模塊。CPU可以被設計用于：處理作為存儲在存儲系統中的程序的指令，檢測來自數據總線的輸入信號，和/或將輸出信號輸出到數據總線上。存儲系統可以具有一個或多個特別是不同的存儲介質，尤其是光學介質、磁性介質、固體介質和/或其他的非易失性介質。程序可以被設計用于體現或實施在此所描述的方法，從而使得CPU能夠之心實施這種方法的步驟，并由此特別是能夠控制機器人。

附圖說明

本發明的其他的優點和特征由從屬權利要求和實施例給出。在此部分示意性地示出：

圖1示出了根據本發明的一種實施方式的、具有機器人和控制器的機器人組；和

圖2示出了根據本發明的一種實施方式的、用于將控制器切換至手動引導運行模式的方法。

其中，附圖標記列表如下：

1 控制器

2 機器人

3 負載

f_z 垂直力

G₁,…,G₆ 閾值

T_x,T_y 水平轉矩

τ_d＝[τ_d,1,…,τ_d,7]^T 額定關節轉矩

τ_e＝[τ_e,1,…,τ_e,7]^T 通過外部力/轉矩施加的關節轉矩

τ_mess 檢測到的關節轉矩

ζ (外部的垂直力/水平轉矩)/關節轉矩的比例

q1,…,q7 關節坐標

H 手動引導運行模式

R 錯誤反應

K 互補的外部負載

具體實施方式

圖1示出了根據本發明的一種實施方式的機器人組，其具有機器人2和用于控制機器人的控制器1。

在該實施例中，機器人具有七個致動轉動關節，其中，在圖1中示例性示出了位于近端的第一轉動關節的關節坐標或關節角度q₁以及第六轉動關節和位于遠端的第七轉動關節的關節坐標或關節角度q₆、q₇。

在機器人的標識有機器人的TCP的法蘭上，示出了由機器人2引導的負載3。此外，機器人2的豎直的所謂核心位置(Kerzenstellung)用虛線示出。

在根據本發明的一種實施方式中，控制器1執行下面將要特別是借助圖2進行詳細說明的方法，該方法用于將控制器切換至手動引導運行模式，或者說控制器在此被硬件技術和/或軟件技術地實現，特別是在根據本發明的一種實施方式中通過一種計算機程序產品來實現。

在第一步驟S10中，基于所檢測到的關節轉矩τ_mess和基于機器人的模型評估所得的關節轉矩τ_Modell，確定由從外部作用在機器人上的力或從外部作用在機器人上的轉矩所施加的關節轉矩τ_e：τ_e＝τ_mess-τ_Modell。

在第二步驟S20中，檢查：是否有命令將控制器1切換至手動引導運行模式，該手動引導運行模式被設計為，通過手動地將力和/或轉矩施加在機器人上使機器人2運動。如果不是這種情況(S20：“N”)，則該方法返回到步驟S10。

如果有命令切換至手動引導運行模式(S20：“Y”)，則控制器1在步驟S30中檢查：在步驟S10中所確定的關節轉矩τ_e中是否有至少一個τ_e,i在數值上超過設定的關節閾值G₁。

如果例如負載3沒有被模型化或者被錯誤地模型化，則該負載的重力在如圖1所示的姿態下特別是在第一關節q₁中施加附加的關節轉矩τ_e,1，該關節轉矩相應地偏離基于機器人2的(錯誤)模型評估得到的關節轉矩τ_Modell,1。

如果有至少一個關節轉矩τ_e,i超過設定的關節閾值G₁(S30：“Y”)，則在步驟S40中觸發錯誤反應R，特別是限制機器人2的運動速度和/或工作空間，增大被阻抗調節的機器人2的虛擬緩沖和/或輸出錯誤信號。

否則，該方法將繼續進行步驟S50。

在該步驟中，控制器1檢查機器人2是否處于如下姿態：在該姿態下，從外部作用在機器人上的垂直力僅施加(過)小的關節轉矩，例如在圖1中以虛線示出的核心位置的情況：可以看到，被機器人引導的負載3的重力在該姿態下(理論上)不施加額外的關節轉矩，并因此不能基于該重力或由該重力施加的關節轉矩來探測負載3在該姿態下的相應的模型錯誤。

在本實施例中，在步驟S50中，控制器1利用TCP的笛卡爾位置的垂直分量Z并借助于TCP的雅可比矩陣J的行確定從外部作用在機器人上的垂直力相對于因此被施加的機器人的關節轉矩的比例從外部在機器人的TCP上作用在機器人上的垂直力f_z通過TCP的轉置雅可比矩陣J^T被投影為關節轉矩因此從外部作用在機器人上的垂直力相對于因此被施加的關節轉矩的比例值為：如果比例ζ大于姿態閾值G₂，或者說與此等效地|j_z|小于相應的姿態閾值1/G₂(S50：“Y”)，則同樣在步驟S40中觸發錯誤反應。

類似地，還可以特別是借助于雅可比矩陣的相應子矩陣來檢查：從外部作用在機器人上的水平轉矩是否僅施加了(過)小的關節轉矩。

如果機器人2不處于下述的姿態：在該姿態中，外部的垂直力和/或水平轉矩施加過小的關節轉矩(S50：“N”)，則控制器1將繼續執行步驟S60。

在該步驟中，控制器基于在步驟S10中所確定的關節轉矩并利用雅可比矩陣的行j_z的廣義逆來確定從外部作用在機器人上的垂直力并檢查：該垂直力是否在數值上超過垂直力閾值G₃。替代地在一種變形方式中，借助于子矩陣來實現該確定。

如果不是(S60：“N”)，則控制器在步驟S70中以類似的方式基于在步驟S10中所確定的關節轉矩來確定從外部作用在機器人上的水平轉矩T_x,T_y，以便在TCP上構成笛卡爾空間的垂直于垂直線的x軸和垂直于該x軸并垂直于垂直線的y軸，并檢查：這些轉矩中是否有至少一個在數值上超過水平轉矩閾值G₄。

如果超過垂直力閾值G₃或水平轉矩閾值G₄(S60：“Y”或S70：“Y”)，則控制器繼續執行步驟S80。

在該步驟中，控制器附加地檢查：基于在步驟S10中所確定的機器人的關節轉矩而確定的、相對于垂直力f_z和水平轉矩T_x,T_y互補的外部負載是否在數值上不超過負載閾值G₅。如果是(S80：“Y”)，則同樣在步驟S40中觸發錯誤反應。

在其他情況下(S70：“N”或S80：“N”)，控制器將繼續執行步驟S90，在該步驟中，控制器將檢查：是否有至少一個由于切換引起的額定關節轉矩τ_d,i的變化dτ_d,i/dt在數值上超過變化閾值G₆。

如果有一額定關節轉矩變化的數值超過變化閾值(S90：“Y”)，則同樣在步驟S40中觸發錯誤反應。

在其他情況下(S90：“N”)，將在步驟S100中切換至普通的手動引導運行模式。

在該實施例中，分別將關節轉矩τ_d,i,τ_e,i和水平轉矩T_x,T_y與閾值進行比較。在此，對于不同的關節可以設定相同或不同的閾值。同樣，也可以使關節轉矩在整體上、特別是其向量數值模(Vektorbetragsnorm，矢量范數)與閾值進行比較。相應地，在一種實施方式中，本發明意義下的關節力或關節轉矩通常是一維或多維的。

雖然在前面對示例性的實施方式進行了說明，但是應當指出的是，還可以存在多種變形。

于是，可以取消一個或多個在實施例中以邏輯“或”運算實施的檢查S30、S50、S60、S70和S90和/或以邏輯“和”運算實施的檢查S80，也就是說，特別是在超過垂直力閾值G₃或水平轉矩閾值G₄的情況下，始終觸發錯誤反應R。

同樣在一種變形方式中，也可以僅在首次切換至手動引導運行模式時，在啟動或者對控制器1或機器人2進行初始化之后，分別實施一個或多個上述的檢查。

此外還應指出的是：上述示例性的實施方式僅僅是舉例，其不應當對保護范圍、應用領域和結構構成任何限制。相反，本領域技術人員通過前述的說明將獲得對至少一個示例性實施方式進行轉換的啟示，在此，在不背離保護范圍的情況下可以實現各種不同的變化，特別是關于所述組件的功能和設置的變化，例如這種變化由權利要求和與其等效的特征組合得出。