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DE102018214439A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Absicherung eines Arbeitsbereiches eines Roboters während einer Benutzungsphase - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Absicherung eines Arbeitsbereiches eines Roboters während einer Benutzungsphase Download PDF

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DE102018214439A1
DE102018214439A1 DE102018214439.7A DE102018214439A DE102018214439A1 DE 102018214439 A1 DE102018214439 A1 DE 102018214439A1 DE 102018214439 A DE102018214439 A DE 102018214439A DE 102018214439 A1 DE102018214439 A1 DE 102018214439A1
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robot
plane surface
surface units
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working area
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Application number
DE102018214439.7A
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English (en)
Inventor
Marco Mohr
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung (10) zur Durchführung dieses Verfahrens zur Absicherung eines Arbeitsbereiches eines Roboters (12) während einer Benutzungsphase.Es ist vorgesehen, dass ein Arbeitsbereich bis zu 360° um den Roboter (12) herum in Planflächeneinheiten (18) als Bestandteil eines Koordinatensystems (16) aufgeteilt wird und anschließend eine Kalibrierung mit einem Koordinatensystem (16) von einer örtlich fest verbauten Scaneinrichtung (14) vollzogen wird. Nach einer Ausrichtung der Scaneinrichtung (14) ist es möglich, dass der Arbeitsbereich vollständig gescannt werden kann. Durch den Roboter (12) werden die Planflächeneinheiten (18) in Abhängigkeit seines Bewegungsablaufes in mindestens zwei unterschiedlich gewichtete Planflächeneinheiten (18) und in nicht gewichtete Planflächeneinheiten (18) eingeteilt. Dies geschieht dynamisch und kontinuierlich vor und während der Benutzungsphase. Die gewichteten Planflächeneinheiten (18) stellen dabei ein Schutzfeld dar. Nachdem diese Information über das Schutzfeld an die Scaneinrichtung (14) gesendet wurde, ist diese in der Lage, eine Überwachung des Arbeitsbereiches durchzuführen, wobei ein ungewünschtes Ereignis in dem Schutzfeld registriert werden kann. Eine Information über ein solches ungewünschtes Ereignis wird an den Roboter (12) oder eine sichere Steuereinrichtung gesendet. Je nachdem, wo das ungewünschte Ereignis stattfindet, wird ein entsprechendes spezifisches Ereignis beim Roboter (12) ausgelöst, wobei unmittelbar nach der Reaktion beim Roboter (12) eine erneute Einteilung der Planflächeneinheiten (18) stattfindet. Somit wird eine dynamische, kontinuierliche Überwachung mit entsprechend angepasstem Schutzraum bereitgestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Absicherung eines Arbeitsbereiches eines Roboters während einer Benutzungsphase. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 beziehungsweise dem Oberbegriff des Anspruches 10.
  • Roboter werden in der Industrie sowohl in der vollautomatisierten als auch in der teilautomatisierten Fertigung eingesetzt. Dabei sind auch Anwendungsfelder bekannt, in denen Mensch und Maschine zusammen in einem begrenzten Feld arbeiten. Beispielsweise sind derartige Arbeitsplätze aus der hybriden Montage bekannt. Eine Aufgabenteilung zwischen Mensch und Maschine führt dazu, dass auf engem Raum lokale Bereiche sowohl von dem Roboter als auch vom Mensch passiert werden. Zum Schutz der Menschen und für einen reibungslosen Ablauf der Arbeitsvorgänge sind auf dem technischen Gebiet der schutzzaunlosen Fertigung und der Mensch-Roboter-Kollaboration verschiedene Lösungen und technische Errungenschaften in den letzten Jahren vorgeschlagen worden.
  • So wird in der DE 10 2006 048 163 etwa eine kamerabasierte Überwachung von bewegten Maschinen und/oder beweglichen Maschinenelementen zur allgemeinen Kollisionsverhinderung vorgeschlagen. Dabei wird mittels einer Kamera ein Bereich von einer Maschine überwacht, indem die gefilmten Bilddaten mit einer zuvor erstellten Datenbasis abgeglichen werden. Zudem wird aufgrund der Korrelation der aktuell erfassten Bilddaten mit der Datenbasis sowohl die aktuelle Position der Maschine ermittelt als auch die zukünftigen, innerhalb der Anhaltezeit erreichten Positionen geschätzt. Ausgehend von dieser Schätzung lässt sich sodann eine Überwachung basierend auf Schätzwerten generieren. Ausgehend von der Schätzung wird die Größe von Sicherheitsbereichen festgelegt.
  • Als nachteilig könnte bei dieser Vorgehensweise angesehen werden, dass zunächst eine umfassende Datenbasis hergestellt werden muss, wobei keine Gewährleistung für die Erfassung aller möglichen Situationen rund um den Maschineneinsatz gegeben werden kann. Letztendlich basiert das Verfahren dann nur auf einer Schätzung, welche ebenfalls ungenau sein könnte.
  • In der Druckschrift DE 10 2006 057 605 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen eines dreidimensionalen Raumes offenbart, wobei eine Sensoreinheit eingesetzt wird. Die Sensoreinheit umfasst zwei Kameras, welche zwei unabhängige Abbilder von dem Raum um die Maschine herum aufnehmen können. Die Abbilder werden miteinander verglichen, um zueinander disjunkte Bildbereiche in den Abbildern zu identifizieren. Dabei wird ein Alarmsignal erzeugt, wenn ein disjunkter Bildbereich einen zuvor festgelegten virtuellen Schutzbereich verdeckt. Aufgrund dieses Signals kann dann die Maschine gegebenenfalls abgeschaltet werden. Vorteilhafterweise kann der durch die Sensoreinheit virtuell erzeugte Schutzbereich dreidimensional sein. Als nachteilig könnte empfunden werden, dass hier keine sehr feinteilige Einteilung erreicht wird.
  • In der DE 10 2007 006 708 wird ein Verfahren zur Sicherung eines Handhabungsgerätes vorgestellt, wobei eine aktuelle Bewegungsrichtung von dem Gerät mit einer Richtung eines Referenzvektors abgeglichen wird und bei einer Abweichung in einem definierten Bereich eine sicherheitsrelevante Funktion ausgelöst wird.
  • Die Druckschrift DE 10 2010 017 857 zeigt eine 3D-Sicherheitsvorrichtung und ein Verfahren zur Absicherung und Bedienung mindestens einer Maschine. Dabei werden zunächst dreidimensionale Bilddaten von einem Arbeitsplatz erfasst. Zudem werden Bewegungsmuster der Bedienperson an diesem Arbeitsplatz bestimmt und bei Erkennung einer Gefährdung der Bedienperson ein Absicherungsbefehl an die Maschine ausgegeben. Eine differenzierte Betrachtung von einzelnen Bereichen des Arbeitsplatzes ist nicht explizit vorgesehen.
  • In der DE 20 2009 012 589 wird ein optoelektrischer Sensor vorgestellt. Dieser Sensor kann einen flächigen oder volumenförmigen Schutzbereich erfassen. Dabei werden Empfangslichtstrahlen aus dem Schutzbereich empfangen und anschließend wird mit einem Lichtsender ein Sendelichtstrahl in denjenigen Schutzbereich ausgesendet, indem sich ein Objekt befindet.
  • Im Stand der Technik muss die Größe der Schutzfelder häufig als „worst case“ berechnet werden. Hinzu kommen Überlegungen wie mögliche maximale Geschwindigkeiten vom Roboter und äußerste mögliche Gefährdungsstellen zum Menschen. Ein häufiger Nachteil von den Lösungen aus dem Stand der Technik liegt darin, dass nur statische beziehungsweise feste Schutz- und Warnfelder bestehen, welche über den Roboter oder die SPS aktiviert oder deaktiviert werden. So verbleibt ein Schutzfeld immer groß oder es muss auf kleinere Schutzfelder umgeschaltet werden. Häufig werden dazu auch mehrere Scanner, Kameras oder Sensoreinheiten benötigt, da die Schutzfelder beispielsweise pro Scanner begrenzt sind. So kann es zu Taktzeitverlusten bei Bereichsverletzungen kommen, obwohl der Roboter nicht im Gefahrenbereich ist. Feine Einteilungen in dynamisch gewichtete Schutzfelder sind nicht vorhanden.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche es ermöglichen, dynamische Prozesse bei der Absicherung von Robotern auf effiziente Weise zu berücksichtigen.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verfahren zur Absicherung eines Arbeitsbereiches eines Roboters während einer Benutzungsphase bereitgestellt wird, welches folgende Schritte umfasst. Aufteilen eines Arbeitsbereiches bis zu 360° um den Roboter herum in Planflächeneinheiten, welche Bestandteile von einem Koordinatensystem von dem Roboter sind. Kalibrieren eines Koordinatensystems von einer örtlich fest verbauten Scaneinrichtung mit dem Koordinatensystem des Roboters. Ausrichten von der Scaneinrichtung, um den Arbeitsbereich vollständig scannen zu können, wobei das Verfahren folgende weitere Schritte umfasst. Einteilen der Planflächeneinheiten in mindestens zwei unterschiedlich gewichtete Planflächeneinheiten und in nicht gewichtete Planflächeneinheiten durch den Roboter in Abhängigkeit seines Bewegungsablaufes und seiner Geschwindigkeit, wobei die Gewichtung dynamisch und kontinuierlich vor und während der Benutzungsphase stattfindet und gewichtete Planflächeneinheiten ein Schutzfeld darstellen. Bereitstellen der Information über das Schutzfeld an die Scaneinrichtung. Überwachen des Arbeitsbereiches mittels der Scaneinrichtung, ob ein ungewünschtes Ereignis in dem Schutzfeld stattfindet. Senden der Information von der Scaneinrichtung über das Schutzfeld, in denen das ungewünschte Ereignis stattfindet, an eine sichere Steuereinrichtung oder den Roboter. Unterscheiden, in welchem der mindestens zwei unterschiedlich gewichteten Planflächeneinheiten das ungewünschte Ereignis stattfindet, durch die Steuereinrichtung oder den Roboter. Auslösen eines spezifischen Ereignisses beim Roboter mittels der Steuereinrichtung oder des Roboters in Abhängigkeit der Unterscheidung und erneute Einteilung der einzelnen Planflächeneinheiten durch den Roboter in Abhängigkeit des ausgelösten spezifischen Ereignisses beim Roboter.
  • Auf diese Weise lässt sich effizient eine feinere Auflösung des Sicherheitsraumes 360° rund um den Roboter erreichen, wobei gleichzeitig flexible und dynamische Schutzfelder geschaffen werden. Es werden keine eigenständigen statischen Schutzfelder benötigt, sondern aus einer Vielzahl der Planflächeneinheiten eigene Schutzfelder kreiert und permanent ausgewertet. Der Scanner muss keine dynamischen Schutzfelder erzeugen, sondern meldet nur Verletzungen der Planflächeneinheiten. Insbesondere durch die erneute Einteilung im letzten Schritt wird die Basis für ein sehr dynamisches System geschaffen. Sobald nämlich eine neue Einteilung der Planflächeneinheiten vollzogen wurde, werden die Informationen neu bewertet und führen unter Umständen dynamisch bereits zu einem weiteren spezifischen Ereignis beim Roboter.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • So ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das spezifisch ausgelöste Ereignis beim Roboter in Abhängigkeit der Unterscheidung ein Stillstand des Roboters sein kann oder eine Anpassung einer Geschwindigkeit des Roboters an eine MRK-Geschwindigkeit sein kann oder eine Reduzierung einer Geschwindigkeit des Roboters sein kann. Somit kann, je nachdem wie nah eine Planflächeneinheit am Roboter als verletzt gemeldet wird, ein entsprechendes spezifisches Ereignis ausgelöst werden. So kann es beispielsweise Planflächeneinheiten geben, welche nur für eine Geschwindigkeitsreduzierung des Roboters sorgen. Andere Planflächeneinheiten hingegen sind damit verbunden, dass bei einer gemeldeten Verletzung ein Stopp des Roboters beziehungsweise eine MRK-Geschwindigkeit ausgelöst wird. Je nach Gewichtung wird dementsprechend ein passendes Ereignis ausgelöst, wobei, nachdem die Störung behoben wurde, aufgrund der sofortigen Neubewertung der Planflächeneinheiten eine störungsfreie Roboterfahrt möglich ist. Auf diese Weise gewährt die besonders feine Aufteilung, dass nicht zwangsläufig Taktzeitverluste bei jeglicher Bereichsverletzung hinzunehmen sind und trotzdem eine adäquate Absicherung des Arbeitsbereiches gewährleistet ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens zwei unterschiedlich gewichteten Planflächeneinheiten jeweils einen ersten Schutzfeldbereich und einen zweiten Schutzfeldbereich darstellen, wobei der erste Schutzfeldbereich in unmittelbarer Nähe des Roboters ist und der zweite Schutzfeldbereich sich an den ersten Bereich außen zumindest teilweise anschließt. Es lässt sich so zusammenfassend beim Roboter oder der Steuerung festlegen, welches spezifische Ereignis zu welchem Schutzfeldbereich zuzuordnen ist. Auf dieser Ebene ist somit eine besonders schnelle und dynamische Bewertung der Planflächeneinheiten möglich, was besonders bei schnellen Roboterfahrten von Vorteil ist.
  • In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das ungewünschte Ereignis darin besteht, dass sich eine Person in den Arbeitsbereich des Roboters hineinbewegt. In der schutzzaunlosen Fertigung und insbesondere bei der Mensch-Roboter-Kollaboration sind derartige ungewünschte Ereignisse vorhanden. Dabei kann es sich sowohl um eine kalkulierte, also willentlich herbeigeführte Verletzung des Schutzraumes handeln, als auch um eine versehentliche Verletzung im Zuge beispielsweise eines Unfalls. Bei einer gewollten Herbeiführung ist es beispielsweise denkbar, dass ein Mensch im äußeren Sicherheitsbereich Material bereitstellt und der Roboter daraufhin kurz seine Geschwindigkeit reduziert. Sobald der Mensch diese Planflächeneinheit verlässt, kann aufgrund der dynamischen erneuten Einteilung der Planflächeneinheiten eine vorherige Arbeitsroutine des Roboters nahtlos und ohne Taktzeitverlust fortgeführt werden.
  • Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Planflächeneinheiten beispielsweise in Form von Planquadraten ausgebildet sind und eine Mindestgröße von 100 x 100 mm, bevorzugt von 200 x 200 mm, noch bevorzugter von 300 x 300 mm aufweisen. Somit ist eine besonders feine Aufteilung gewährleistet. In Abhängigkeit des Bewegungsablaufs vom Roboter kann somit auf sehr subtile Weise festgelegt werden, ob zum Beispiel ein Stopp vom Roboter wirklich notwendig ist oder ob eventuell eine Geschwindigkeitsreduzierung als ausreichend bewertet wird.
  • Alternativ können die Planflächeneinheiten auch eine beliebige andere Form aufweisen, beispielsweise in Form von Rechtecken, Rauten, Trapezen, Parallelogrammen und dergleichen. Auch eine Kombination von verschieden großen und/oder unterschiedliche Formen aufweisenden Planflächeneinheiten ist möglich.
  • Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in Abhängigkeit des Bewegungsablaufs, einer Position und einer Fahrrichtung des Roboters die Mindestgröße des Schutzfeldes und ggf. auch der Planflächeneinheiten vergrößert wird. Auf diese Weise kann eine Individualisierung je nach Arbeitseinsatz des Roboters erreicht werden. Für jeglichen denkbaren Bewegungsablauf kann ein individuell passender Sicherheitsbereich festgelegt werden, welcher sich ständig dynamisch während der Arbeitsvorgänge anpasst.
  • Ferner ist in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in Abhängigkeit des Bewegungsablaufs, einer Position und einer Fahrrichtung des Roboters die Mindestgröße der Schutzfelder vergrößert wird. Somit wird erreicht, dass während der dynamischen Gewichtung eine individuelle Anpassung des Schutzraumes möglich ist.
  • Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das erneute Einteilen der einzelnen Planflächeneinheiten durch den Roboter in Abhängigkeit des ausgelösten spezifischen Ereignisses beim Roboter und in Abhängigkeit einer Distanz der Planflächeneinheit, in der das ungewünschte Ereignis stattfindet, zu dem Roboter durchgeführt wird. Somit kann noch besser eine individuelle Anpassung des Schutzraumes erreicht werden.
  • Es ist zudem in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Scaneinrichtung zumindest ein Scanelement umfasst, wobei mindestens ein Scanelement am Roboter direkt platziert ist und gegebenenfalls, insbesondere wenn eine Schattenbildung durch Anlageteile oder andere Störeinflüsse das mindestens eine Scanelement am Roboter behindern, mindestens ein weiteres Scanelement außerhalb vom Roboter platziert ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der gesamte benötigte Arbeitsbereich vollständig gescannt wird. Je nach Anwendungsfalls kann somit die letztendliche Anzahl an Scanelementen festgelegt werden. So kann bereits ein Scanelement, welches am Roboter platziert ist, als ausreichend empfunden werden, um einen gewünschten Effekt bereitzustellen. Auch können zwei Scanelemente am Roboter vorgesehen sein. Falls dies nicht als ausreichend angesehen wird, beispielsweise wenn das zumindest eine Scanelement am Roboter durch eine Schattenbildung durch Anlageteile oder andere Störeinflüsse behindert wird, kann mindestens ein weiteres Scanelement außerhalb vom Roboter platziert werden. Mit anderen Worten kann die Scaneinrichtung lediglich ein Scanelement umfassen, welches am Roboter angeordnet ist. Zudem kann die Scaneinrichtung in einer anderen Ausführung auch ein Scanelement am Roboter und mindestens ein weiteres Scanelement außerhalb des Roboters umfassen. Je nachdem, wie detailliert der vorhandene Einsatzbereich des Roboters erfasst werden muss, um eine sichere Betriebsführung zu gewährleisten, kann die letztendliche Anzahl von Scanelementen vorgesehen sein. Die Stelle oder ein Ort beziehungsweise der Platz außerhalb des Roboters, wo zumindest ein weiteres Scanelement der Scaneinrichtung vorgesehen ist, ist nicht nennenswert beschränkt. So könnte diese Stelle in gleicher Höhe des Roboters unmittelbar am äußeren Rand des gesamten Schutzfeldes sein oder sogar innerhalb eines äußeren Bereiches dieses Schutzfeldes. Auch eine Positionierung des mindestens einen weiteren Scanelementes an einer Decke oder einer Konstruktion, welche sich oberhalb des Arbeitsbereichs befindet, beispielsweise ein Querträger oder sonstige Bauten, in diesem Bereich ist vorstellbar. Wichtig ist letztendlich, dass die Scaneinrichtung mit Hilfe des einen Scanelementes beziehungsweise mit den gegebenenfalls mehreren Scanelementen den gesamten benötigten Arbeitsbereich vollständig scannt, um das in dieser vorliegenden Erfindung vorgestellte Verfahren sinngemäß zu ermöglichen.
  • Insbesondere auch dann, wenn eine in den Schutzbereich eintretende Person eines von den Scanelementen verdeckt. Wichtig ist dabei, dass für den jeweiligen Anwendungsfall ausreichend Scanner beispielsweise am Roboterfuß vorhanden sind. Dabei richtet sich die letztendliche Anzahl der Scanelemente nach dem jeweiligen Anwendungsfall beziehungsweise auf das abzusichernde Umfeld. Es sind auch je nach Anwendungsfall Scanelemente nötig, die in Richtung des Roboters scannen. Insbesondere sind diese Scanelemente nötig, falls durch Vorrichtungen oder Hallensäulen etc. eine Schattenbildung durch die beispielsweise am Roboterfuß verbauten Scanelemente entstehen. Mit anderen Worten wird die Anzahl der Scanelemente über die örtlichen Gegebenheiten und dem Anwendungsfall festgelegt. Prämissen: Die gesamte Abdeckung des Sicherheitsbereiches ohne Schattenbildung durch Anlagenteile.
  • In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Vorrichtung zur Absicherung eines Arbeitsbereiches eines Roboters während einer Benutzungsphase nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9 bereitgestellt wird, welche einen Roboter, eine Scaneinrichtung und eine Steuereinheit umfasst. Diese Vorrichtung lässt sich somit je nach gewünschter Ausführungsform individuell anpassen und für das Verfahren derart einrichten, so dass eine effiziente und dynamische Absicherung des Roboters gewährleistet wird.
  • Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine Vorrichtung zur Absicherung eines Arbeitsbereiches eines Roboters;
    • 2 eine Vorrichtung zur Absicherung eines Arbeitsbereiches eines Roboters während einer Verletzung;
    • 3 eine Vorrichtung zur Absicherung eines Arbeitsbereiches eines Roboters während einer Verletzung.
  • 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Absicherung eines Arbeitsbereiches eines Roboters 12, welche geeignet ist, das Verfahren der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen. Der Arbeitsbereich ist dabei 360° um den Roboter 12 herum festgelegt. Ein Bewegungsablauf des Roboters 12 kann somit in diesem gesamten Arbeitsbereich stattfinden, wobei der Roboter 12 beispielsweise um seine Rotationsachse in alle Winkelbereiche hineindreht oder beispielsweise Ausleger des Roboters 12 in diesem Bereich hin- und herbewegt werden. Eine Kombination beider Abläufe ist ebenfalls möglich. Letztendlich sind alle Bewegungsabläufe, welche sich bei Robotern 12 während der Betriebsphase einstellen können, denkbar. In der 1 ist der Roboter 12 dabei festgelegt auf einen Mittelpunkt. Denkbar wären aber auch Arbeitsbereiche, in denen der Roboter 12 selbst in einem gewissen Rahmen diesen Mittelpunkt verlagert. Neben dem Roboter 12 ist eine Scaneinrichtung 14 zu erkennen. Die Scaneinrichtung 14 umfasst dabei verschiedene Scanelemente, wobei zwei von diesen Scanelementen direkt am Roboter 12 platziert sind und eines außerhalb platziert ist. Der Roboter 12 steht dabei zum Beispiel in der Mitte eines Koordinatensystems 16, welches in einzelne Planflächeneinheiten 18 aufgeteilt ist, die beispielsweise quadratisch vorgsehen sind, so dass sich ein schachbrettartiges Aussehen einstellt. Die Schachbrettgröße richtet sich dabei nach der Größe der Planflächeneinheiten 18, welche beispielsweise eine Mindestgröße von 200 x 200 mm aufweisen können. Vorstellbar ist auch, dass diese Mindestgröße von 200 x 200 mm gleichzeitig eine maximale Größe der Planflächeneinheiten 18 darstellt. Dabei steht das Koordinatensystem 16 sowohl für ein System vom Roboter 12 als auch von der Scaneinrichtung 14. Dies ist insbesondere nach dem Kalibrieren der jeweiligen Systeme vom Roboter 12 und der Scaneinrichtung 14 der Fall. Dieses Kalibrieren kann auch als ein Abgleich der Standorte von Scaneinrichtung 14 und Roboter 12 in einem Koordinatensystem 16 verstanden werden. Die Scaneinrichtung 14 kann beispielsweise auch ein Sensor sein. Die Scaneinrichtung 14 ist dazu geeignet, den gesamten Arbeitsbereich des Roboters 12 zu scannen. Diese elektronische Abtastung kann dabei auf verschiedenste Weise vollzogen werden und ist nicht zwangsläufig nur auf eine technische Vorgabe festgelegt. Die Scaneinrichtung 14 kann beispielsweise von verschiedenen Standorten den Arbeitsbereich mit Schutzstrahlen oder dergleichen abdecken und somit für eine sichere Ausgabe der Rohdaten mit X/Y-Koordinaten in der Planflächeneinheit sorgen. Des Weiteren zeigt die 1 einen Schutzfeldbereich 22 in unmittelbarer Nähe des Roboters 12 und einen Schutzfeldbereich 20, welcher außen rund um den Schutzfeldbereich 22 festgelegt ist. Beide Schutzfeldbereiche 20, 22 werden durch eine Vielzahl von Planflächeneinheiten 18 gebildet. Außerhalb der Schutzfeldbereiche 20, 22 ist eine Person 24 zu erkennen, welche sich in einer gekennzeichneten Planflächeneinheit 26 befindet. Die Scaneinrichtung 14 erfasst zwar diese Person 24. Es kommt aber aufgrund der fehlenden Gewichtung in dieser Planflächeneinheit 18 zu keiner Reaktion für den Roboter 12.
  • 2 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Absicherung eines Arbeitsbereiches eines Roboters 12 während einer Verletzung. Zu erkennen ist eine Person 24, die in einen ersten Schutzfeldbereich 20 eintritt und somit indirekt ein spezifisches Ereignis beim Roboter 12 auslöst. Die gekennzeichnete Planflächeneinheit 26 wird von der Scaneinrichtung 14 als eine Verletzung einer Planflächeneinheit 18 registriert. Diese Information wird an den Roboter 12 oder eine nicht gezeigte Steuereinrichtung gesendet, wobei dort eine weitere Unterteilung vollzogen wird. In dem gezeigten Beispiel von 2 ist dies eine Verletzung einer Planflächeneinheit 18 mit der Gewichtung Geschwindigkeitsreduzierung. Die Geschwindigkeitsreduzierung ist somit bereits das zu der Verletzung zugeordnete spezifische Ereignis.
  • 3 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Absicherung eines Arbeitsbereiches eines Roboters 12 während einer Verletzung. Zu erkennen ist wiederum eine Person 24, die in einen zweiten Schutzfeldbereich 22 eindringt. Die 3 ist ansonsten identisch zu der 2. Die gekennzeichnete Planflächeneinheit 26 ist jetzt sehr nah am Roboter 12. Die Scaneinrichtung 14 sendet diese Verletzung an den Roboter 12 oder eine nicht gezeigte Steuereinrichtung, wobei dort wiederum eine weitere Unterteilung vollzogen wird. In dem gezeigten Beispiel von 3 ist dies eine Verletzung einer Planflächeneinheit 18 mit der Gewichtung Stopp oder MRK-Modus.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Vorrichtung
    12
    Roboter
    14
    Scaneinrichtung
    16
    Koordinatensystem
    18
    Planflächeneinheit
    20
    erster Schutzfeldbereich
    22
    zweiter Schutzfeldbereich
    24
    Person
    26
    gekennzeichnete Planflächeneinheit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006048163 [0003]
    • DE 102006057605 [0005]
    • DE 102007006708 [0006]
    • DE 102010017857 [0007]
    • DE 202009012589 [0008]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Absicherung eines Arbeitsbereiches eines Roboters (12) während einer Benutzungsphase, umfassend die folgenden Schritte: • Aufteilen eines Arbeitsbereiches bis zu 360° um den Roboter (12) herum in Planflächeneinheiten (18), welche Bestandteile von einem Koordinatensystem (16) von dem Roboter (12) sind; • Kalibrieren eines Koordinatensystems (16) von einer örtlich fest verbauten Scaneinrichtung mit dem Koordinatensystem (16) des Roboters (12); • Ausrichten von der Scaneinrichtung (14), um den Arbeitsbereich vollständig scannen zu können; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden weiteren Schritte umfasst: • Einteilen der Planflächeneinheiten (18) in mindestens zwei unterschiedlich gewichtete Planflächeneinheiten (18) und in nicht gewichtete Planflächeneinheiten (18) durch den Roboter (12) in Abhängigkeit seines Bewegungsablaufes und seiner Geschwindigkeit, wobei die Gewichtung dynamisch und kontinuierlich vor und während der Benutzungsphase stattfindet und gewichtete Planflächeneinheiten (18) ein Schutzfeld darstellen; • Bereitstellen der Information über das Schutzfeld an die Scaneinrichtung (14); • Überwachen des Arbeitsbereiches mittels der Scaneinrichtung (14), ob ein ungewünschtes Ereignis in dem Schutzfeld stattfindet; • Senden der Information von der Scaneinrichtung (14) über das Schutzfeld, in denen das ungewünschte Ereignis stattfindet, an eine sichere Steuereinrichtung oder den Roboter (12); • Unterscheiden, in welcher der mindestens zwei unterschiedlich gewichteten Planflächeneinheiten (18) das ungewünschte Ereignis stattfindet durch die Steuereinrichtung oder den Roboter (12); • Auslösen eines spezifischen Ereignisses beim Roboter (12) mittels der Steuereinrichtung oder des Roboters (12) in Abhängigkeit der Unterscheidung und erneute Einteilung der einzelnen Planflächeneinheiten (18) durch den Roboter (12) in Abhängigkeit des ausgelösten spezifischen Ereignisses beim Roboter (12).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das spezifisch ausgelöste Ereignis beim Roboter (12) in Abhängigkeit der Unterscheidung ein Stillstand des Roboters (12) sein kann oder eine Anpassung einer Geschwindigkeit des Roboters (12) an eine MRK-Geschwindigkeit sein kann oder eine Reduzierung einer Geschwindigkeit des Roboters (12) sein kann.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei unterschiedlich gewichteten Planflächeneinheiten (18) jeweils einen ersten Schutzfeldbereich (20) und einen zweiten Schutzfeldbereich (22) darstellen, wobei der erste Schutzfeldbereich (20) in unmittelbarer Nähe des Roboters (12) ist und der zweite Schutzfeldbereich (22) sich an den ersten Bereich (20) außen zumindest teilweise anschließt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ungewünschte Ereignis darin besteht, dass sich eine Person (24) in den Arbeitsbereich des Roboters (12) hineinbewegt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planflächeneinheiten (18) eine Mindestgröße von 100 x 100 mm, bevorzugt von 200 x 200 mm, noch bevorzugter von 300 x 300 mm aufweisen.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des Bewegungsablaufs, einer Position und einer Fahrrichtung des Roboters (12) die Mindestgröße des Schutzfeldes vergrößert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des Bewegungsablaufs, einer Position und einer Fahrrichtung des Roboters (12) die Mindestgröße der Schutzfelder (20, 22) vergrößert wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erneute Einteilen der einzelnen Planflächeneinheiten (18) durch den Roboter (12) in Abhängigkeit des ausgelösten spezifischen Ereignisses beim Roboter (12) und in Abhängigkeit einer Distanz der Planflächeneinheit (18), in der das ungewünschte Ereignis stattfindet, zu dem Roboter (12) durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scaneinrichtung (14) zumindest ein Scanelement umfasst, wobei mindestens ein Scanelement am Roboter (12) direkt platziert ist und gegebenenfalls, insbesondere wenn eine Schattenbildung durch Anlageteile oder andere Störeinflüsse das mindestens eine Scanelement am Roboter behindern, mindestens ein weiteres Scanelement außerhalb vom Roboter (12) platziert ist.
  10. Vorrichtung (10) zur Absicherung eines Arbeitsbereiches eines Roboters (12) während einer Benutzungsphase nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9 umfassend einen Roboter (12), eine Scaneinrichtung (14) und eine Steuereinheit.
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