DE102013223577B4

DE102013223577B4 - Machine control unit

Info

Publication number: DE102013223577B4
Application number: DE102013223577.1A
Authority: DE
Inventors: Robert Haslinger; Patrick Leyendecker
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2033-11-20
Also published as: DE102013223577A1

Abstract

Maschinenbedieneinheit, insbesondere zur Bedienung von Industrierobotern, miteinem mit einer Maschinensteuerung verbindbaren Bedienelement (16) undmindestens einem an dem Bedienelement (16) angeordneten Schaltelement (18)wobei das Bedienelement (16) mindestens einen Sensor (20) aufweist zur Erfassung von Sensordaten,wobei der mindestens eine Sensor (20) mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung (22) verbunden ist zur Auswertung der erfassten Sensordaten undwobei die Datenverarbeitungsvorrichtung (22) mit einer Maschinensteuerung verbindbar ist,dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (20) ein Zustandssensor ist, zur Erfassung der Verfassung des Benutzers und/oder zur Erfassung des Zustands der Maschinenbedieneinheit zur Ermittlung eines Gefährdungspotentialswobei durch die Datenverarbeitungsvorrichtung ein Steuerungssignal an die Maschinensteuerung übertragen wird, so dass die Maschine stufenweise in einen sicheren Modus überführt wird durch eine stufenweise Verlangsamung der Bewegung der Maschine (10), in Abhängigkeit von dem erfassten Gefährdungspotential, wobei falls der Zustand der Maschinenbedieneinheit bzw. die Verfassung des Benutzers von der Datenverarbeitungsvorrichtung so interpretiert werden, dass ein geringeres Gefährdungspotential vorliegt, die Maschine aus dem gesicherten Modus wieder in einen normalen Betriebsmodus überführt wird.Machine operating unit, in particular for operating industrial robots, with an operating element (16) that can be connected to a machine control and at least one switching element (18) arranged on the operating element (16), the operating element (16) having at least one sensor (20) for recording sensor data, the at least one sensor (20) is connected to a data processing device (22) for evaluating the recorded sensor data, and the data processing device (22) can be connected to a machine control, characterized in that the sensor (20) is a status sensor for detecting the condition of the user and / or to detect the state of the machine operating unit to determine a hazard potential, whereby the data processing device transmits a control signal to the machine control so that the machine is gradually transferred to a safe mode by gradually slowing down the movement of the Machine (10), depending on the detected hazard potential, with the machine being transferred from the secured mode back to a normal operating mode if the state of the machine control unit or the condition of the user is interpreted by the data processing device in such a way that there is a lower hazard potential .

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschinenbedieneinheit insbesondere zur Bedienung von Industrierobotern.The invention relates to a machine operating unit, in particular for operating industrial robots.

Die Steuerung von Maschinen erfolgt üblicherweise durch Bedieneinheiten, die mit den Maschinen verbunden sind. Diese Bedieneinheiten sind meist so ausgebildet, dass diese vom Benutzer in der Hand gehalten werden können. Dies gibt dem Benutzer einerseits die Freiheit sich in sicherer Entfernung von der Maschine aufzuhalten bzw. die Arbeit der Maschine aus verschiedenen Perspektiven zu betrachten. Jedoch birgt eine solche Bedieneinheit auch die Gefahr, dass der Benutzer die Bedieneinheit ablegt oder ihm diese Bedieneinheit versehentlich aus der Hand fällt. Bei zeitkritischen Ereignissen, bei denen der Benutzer schnell eingreifen muss, erhöht eine abgelegte Bedieneinheit die Reaktionszeit beträchtlich. Dabei können zeitkritische Ereignisse nicht nur Ereignisse sein, die aus dem Arbeitsprozess der Maschine erzeugt werden, sondern auch Notfälle, in denen ein Sicherheitsrisiko für den Benutzer oder eine andere Person besteht, so dass ein schnelles Abschalten der Maschine erforderlich ist.Machines are usually controlled by operating units that are connected to the machines. These operating units are usually designed so that they can be held in the hand by the user. On the one hand, this gives the user the freedom to stay at a safe distance from the machine or to view the work of the machine from different perspectives. However, such an operating unit also harbors the risk of the user putting down the operating unit or accidentally dropping this operating unit. In the case of time-critical events in which the user has to intervene quickly, a stored operating unit increases the response time considerably. Time-critical events can not only be events that are generated from the work process of the machine, but also emergencies in which there is a safety risk for the user or another person, so that the machine must be switched off quickly.

Bisherige benutzergeführte Notaussysteme basieren auf einer solchen Bedieneinheit, die durch einen Benutzer willentlich durch Drücken eines Schalters ausgelöst werden. Dies bedingt allerdings, dass der Nutzer der Anlage den Fehler erkennt, sich dessen bewusst wird und er mit der menschlichen Reaktionszeit den Schalter auslöst. Zudem muss dieser die Bedieneinheit überhaupt für die Bedienung bereithalten und darf diese nicht nach Freigabe der Steuerung ablegen. Ansonsten verlängert sich die Zeit bis zur Auslösung der Sicherheitsfunktion weiter.Previous user-guided emergency stop systems are based on such an operating unit, which is triggered willingly by a user by pressing a switch. However, this requires that the user of the system recognizes the error, becomes aware of it and triggers the switch with the human reaction time. In addition, the operator must have the control unit ready for operation and must not put it down after the control has been released. Otherwise, the time until the safety function is triggered increases further.

Aus dem Stand der Technik sind Notaussysteme bekannt, bei denen die Hand des Benutzers auf einen Schalter gehalten werden muss. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass das Bedienen der Bedieneinheit nicht ermüdungsfrei ist und somit die Reaktionszeit auch wieder erhöht wird.Emergency stop systems are known from the prior art in which the hand of the user has to be held on a switch. However, this solution has the disadvantage that operating the operating unit is not fatigue-free and the reaction time is thus increased again.

Ein solcher Notfall stellt eine Stresssituation für den Benutzer dar, die vom Benutzer richtige Entscheidungen in kurzer Zeit verlangen. Hierdurch wird das vorhandene Gefahrenpotential weiter erhöht, da spontan eventuell falsche Entscheidungen unter Zeitdruck getroffen werden.Such an emergency represents a stressful situation for the user, which requires the user to make correct decisions in a short time. This further increases the existing risk potential, since wrong decisions may be made spontaneously under time pressure.

EP 2 573 445 A1 beschreibt eine Maschinenbedieneinheit mit einem Sensor, ausgebildet als Zustandssensor, insbesondere zur Erfassung des Pulses, des Hautwiderstands oder der Hauttemperatur der Bedienperson oder als Beschleunigungssensor zur Ermittlung eines Gefahrenpotentials. EP 2 573 445 A1 describes a machine operating unit with a sensor, designed as a condition sensor, in particular for detecting the pulse, the skin resistance or the skin temperature of the operator or as an acceleration sensor for determining a potential hazard.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Maschinenbedieneinheit zu schaffen, durch die die Sicherheit beim Bedienen von Maschinen erhöht werden kann.The object of the invention is to create a machine operating unit by means of which the safety when operating machines can be increased.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und Anspruch 10 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 12.The object is achieved according to the invention by a device according to claim 1 and claim 10 and by a method according to claim 12.

Die erfindungsgemäße Maschinenbedieneinheit, die insbesondere zur Bedienung von Industrierobotern geeignet ist, weist ein Bedienelement auf, welches vom Benutzer in der Hand gehalten werden kann und mit einer Maschinensteuerung der zu steuernden Maschine verbindbar ist. Das Bedienelement weist dabei mindestens ein Schaltelement auf, bei dem es sich beispielsweise um einen Kippschalter, Tastschalter, Drehschalter o.dgl. handelt.The machine operating unit according to the invention, which is particularly suitable for operating industrial robots, has an operating element which can be held in the hand by the user and can be connected to a machine control of the machine to be controlled. The control element has at least one switching element, which is, for example, a toggle switch, push button switch, rotary switch or the like. acts.

Das Bedienelement kann hierbei eine Vielzahl auch unterschiedlicher Schaltelemente aufweisen, die zur Steuerung der Maschine erforderlich sind. Das Bedienelement weist weiterhin mindestens einen Sensor auf zur Erfassung von Sensordaten. Hierbei ist der mindestens eine Sensor mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung verbunden zur Auswertung der erfassten Sensordaten. Bei der Auswertung der erfassten Sensordaten kann unter anderem ein Soll-Ist-Vergleich vorgenommen werden. Es können jedoch auch Schwellwerte berücksichtigt werden, die mit den erfassten Sensordaten des Sensors verglichen werden.The operating element can have a large number of different switching elements that are required to control the machine. The control element also has at least one sensor for capturing sensor data. Here, the at least one sensor is connected to a data processing device for evaluating the sensed sensor data. When evaluating the recorded sensor data, a target / actual comparison can be made, among other things. However, threshold values can also be taken into account, which are compared with the recorded sensor data of the sensor.

Erfindungsgemäß ist der Sensor als Zustandssensor ausgebildet zur Erfassung der Verfassung des Benutzers und/oder zur Erfassung des Zustands der Maschinenbedieneinheit. Hierbei ist die Verfassung des Benutzers beispielsweise gegeben durch den Stresslevel, den Konzentrationslevel, eventuell vorhandene Zitterbewegungen u.dgl. von Bedeutung. Der Zustand der Maschinenbedieneinheit beinhaltet beispielsweise die Lage des Bedienelements, deren Position, Bewegung und Beschleunigung.According to the invention, the sensor is designed as a status sensor for detecting the condition of the user and / or for detecting the status of the machine operating unit. In this context, the condition of the user is of importance, for example given by the stress level, the concentration level, any tremors that may be present, and the like. The state of the machine operating unit includes, for example, the position of the operating element, its position, movement and acceleration.

Erfindungsgemäß ist die Datenverarbeitungsvorrichtung mit der Maschinensteuerung verbindbar. In Abhängigkeit der Auswertung der erfassten Sensordaten durch die Datenverarbeitungsvorrichtung wird von der Datenverarbeitungsvorrichtung ein Steuersignal ausgegeben, welches an die Maschinensteuerung weitergeleitet wird. Hierdurch kann in Abhängigkeit von den erfassten Sensordaten die Steuerung der Maschine verändert werden. Sollte demnach der erfasste Zustand der Maschinenbedieneinheit bzw. die erfasste Verfassung des Benutzers ein erhöhtes Gefahrenpotential anzeigen, so wird durch die Datenverarbeitungsvorrichtung ein Steuerungssignal an die Maschinensteuerung übertragen, so dass die Maschine in einen sicheren Modus überführt wird. Der sichere Modus kann dabei beispielsweise eine verlangsamte Bewegung der Maschine und vorzugsweise eine völlig unterbundene Bewegung der Maschine beinhalten. Die Überführung der Maschine in den gesicherten Modus erfolgt dabei stufenweise, so dass bei einer Erfassung eines erhöhten Gefährdungspotentials bspw. die Bewegung der Maschine zunächst geringfügig verlangsamt wird, jedoch bei einem unveränderten Zustand der Maschinenbedieneinheit und/oder einer unveränderten Verfassung des Benutzers die Bewegung der Maschine weiter verlangsamt wird bis entweder die Maschine vollständig angehalten wird oder der Zustand der Maschinenbedieneinheit bzw. die Verfassung des Benutzers von der Datenverarbeitungsvorrichtung so interpretiert werden, dass ein geringeres Gefährdungspotential vorliegt. Im letztgenannten Fall wird die Maschine aus dem gesicherten Modus wieder in den normalen Betriebsmodus überführt.According to the invention, the data processing device can be connected to the machine control. Depending on the evaluation of the recorded sensor data by the data processing device, the data processing device outputs a control signal which is forwarded to the machine control. In this way, the control of the machine can be changed as a function of the recorded sensor data. Should the detected state of the machine operating unit or the detected state of the user indicate an increased risk potential, the data processing device transmits a control signal to the machine control so that the machine is in a safe state Mode is transferred. The safe mode can include, for example, a slowed movement of the machine and preferably a completely inhibited movement of the machine. The transfer of the machine to the secured mode takes place in stages, so that if an increased risk potential is detected, for example, the movement of the machine is initially slowed down slightly, but the movement of the machine is not changed if the state of the machine control unit and / or the state of the user remains unchanged It is further decelerated until either the machine is completely stopped or the state of the machine operating unit or the condition of the user are interpreted by the data processing device in such a way that there is a lower risk potential. In the latter case, the machine is returned to the normal operating mode from the secured mode.

Insbesondere wird durch die Auswertung der erfassten Sensordaten ein Signal von der Datenverarbeitungsvorrichtung ausgegeben, welches vorzugsweise zusätzlich ein akustischen, optisches und/oder haptisches Warnsignal auslöst, so dass der Benutzer auf das erhöhte Gefahrenpotential aufmerksam gemacht wird und dieser geeignete Gegenmaßnahmen rechtzeitig einleiten kann. Bei der Auswertung kann es sich insbesondere um einen Vergleich der erfassten Sensordaten mit vorgegebenen Werten handeln, um die Änderung der erfassten Sensordaten oder um den Grad der Änderung der erfassten Sensordaten.In particular, the evaluation of the recorded sensor data emits a signal from the data processing device, which preferably also triggers an acoustic, optical and / or haptic warning signal so that the user is made aware of the increased risk potential and can initiate suitable countermeasures in good time. The evaluation can in particular involve a comparison of the recorded sensor data with predetermined values, the change in the recorded sensor data or the degree of change in the recorded sensor data.

Insbesondere weist das Bedienelement mehrere Sensoren auf, so dass eine Vielzahl von Sensordaten erfasst werden können, um eine möglichst genaue Einschätzung des Gefahrenpotentials durch die Auswertung der erfassten Sensordaten zu erhalten.In particular, the operating element has a plurality of sensors, so that a large number of sensor data can be recorded in order to obtain the most accurate possible assessment of the hazard potential by evaluating the recorded sensor data.

Insbesondere handelt es sich bei dem mindestens einen Sensor um einen Beschleunigungssensor, einen Bewegungssensor, einen Drehratensensor und/oder einen Magnetfeldsensor. Durch diese Sensoren lässt sich der Zustand der Maschinenbedieneinheit, insbesondere deren Lage, Position und Bewegung und/oder Beschleunigung erfassen. Hält der Benutzer beispielsweise das Bedienelement nicht in der Hand, so wird vom Bewegungssensor das Fehlen einer unwillkürlichen Bewegung des Benutzers erfasst und dementsprechend die Maschine vorzugsweise stufenweise in einen sicheren Modus überführt. Auch falls das Bedienelement über einen zu langen Zeitraum in einer Lage verweilt, wird davon ausgegangen, dass der Benutzer das Bedienelement abgelegt hat und infolgedessen wird die Maschine insbesondere stufenweise in einen sicheren Modus überführt, um ein Gefährdungspotential zu verringern. Fällt dem Benutzer das Bedienelement aus der Hand, so kann dieser bei zeitkritischen Vorgängen, insbesondere in Notfallsituationen, nicht mehr auf das Bedienelement zugreifen. Das Fallen des Bedienelements wird beispielsweise durch einen Beschleunigungssensor erfasst und infolgedessen wird die Maschine insbesondere stufenweise in einen sicheren Modus überführt. Auch kann durch die Sensoren eine intelligente Vorwegnahme der Benutzerintention erfolgen. Hierzu kann beispielsweise ein Muskelzucken des Benutzers durch den Sensor erkannt werden und durch die Datenverarbeitungsvorrichtung als die Beabsichtigung interpretiert werden, ein entsprechendes Notsystem auszulösen. Gleichzeitig oder alternativ kann das Muskelzucken des Benutzers auch Folge eines Erschreckens des Benutzers sein. In beiden Fällen wird die gesteuerte Maschine entweder insbesondere stufenweise in einen sicheren Modus überführt oder angehalten. Auch kann durch einen Bewegungssensor ein Zittern des Benutzers erfasst werden. Hierdurch können der Stresslevel des Benutzers und/oder der Konzentrationslevel des Benutzers erfasst werden und entsprechend die Maschine insbesondere stufenweise in einen sicheren Modus überführt oder angehalten werden.In particular, the at least one sensor is an acceleration sensor, a motion sensor, a rotation rate sensor and / or a magnetic field sensor. The state of the machine operating unit, in particular its location, position and movement and / or acceleration, can be detected by these sensors. For example, if the user does not hold the control element in his hand, the motion sensor detects the absence of an involuntary movement of the user and accordingly, the machine is preferably gradually switched to a safe mode. Even if the control element remains in one position for too long a period of time, it is assumed that the user has put down the control element and as a result the machine is switched to a safe mode, in particular in stages, in order to reduce a potential risk. If the user drops the control element, he can no longer access the control element during time-critical processes, in particular in emergency situations. The dropping of the operating element is detected, for example, by an acceleration sensor, and as a result the machine is transferred to a safe mode, in particular in stages. The sensors can also intelligently anticipate the user's intention. For this purpose, for example, a muscle twitch of the user can be recognized by the sensor and interpreted by the data processing device as the intention to trigger a corresponding emergency system. Simultaneously or alternatively, the user's muscle twitching can also be the result of frightening the user. In both cases, the controlled machine is either transferred to a safe mode, in particular in stages, or is stopped. A tremor of the user can also be detected by a motion sensor. In this way, the stress level of the user and / or the concentration level of the user can be recorded and, accordingly, the machine can be transferred to a safe mode or stopped, in particular in stages.

Insbesondere handelt es sich bei dem mindestens einen Sensor um einen Leitwertmesser zur Messung des Leitwerts vorzugsweise die Impedanz der Haut eines Benutzers. Befindet sich der Benutzer in einer Stresssituation entweder verursacht durch eine anstehende zeitkritische Entscheidung oder durch eine auftretende Notfallsituation, so erhöht sich der Stresslevel des Benutzers, was unwillkürlich in einem verstärkten Schwitzen der Hände des Benutzers resultiert. Dieses verstärkte Schwitzen als Zeichen für den erhöhten Stresslevel kann durch den Leitwertmesser detektiert werden und davon in Abhängigkeit die gesteuerte Maschine insbesondere stufenweise in einen gesicherten Modus überführt werden oder angehalten werden. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann es sich bei dem mindestens einen Sensor um einen Feuchtigkeitssensor handeln, der unmittelbar die Feuchtigkeit der Haut bzw. der näheren Umgebung der Hand direkt misst.In particular, the at least one sensor is a conductance meter for measuring the conductance, preferably the impedance of the skin of a user. If the user is in a stressful situation, either caused by a pending time-critical decision or by an emergent emergency situation, the stress level of the user increases, which involuntarily results in increased sweating of the user's hands. This increased sweating as a sign of the increased stress level can be detected by the conductance meter and, depending on this, the controlled machine can be transferred to a safe mode or stopped, in particular in stages. As an alternative or in addition to this, the at least one sensor can be a moisture sensor which directly measures the moisture in the skin or in the immediate vicinity of the hand.

Insbesondere handelt es sich bei dem mindestens einen Sensor um einen Pulssensor zur Erfassung des Pulses des Benutzers. Bei einem erhöhten Stresslevel steigt der Puls des Benutzers. Dies wird vom Pulssensor erfasst und entsprechend wird die gesteuerte Maschine insbesondere stufenweise in einen gesicherten Modus überführt beziehungsweise angehalten.In particular, the at least one sensor is a pulse sensor for detecting the user's pulse. With an increased stress level, the user's pulse rises. This is detected by the pulse sensor and accordingly the controlled machine is transferred to a safe mode or stopped, in particular in stages.

Insbesondere handelt es sich bei dem mindestens einen Sensor um einen Abstandssensor, bevorzugt optisch oder kapazitiv. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann der mindestens eine Sensor ausgebildet sein als Drucksensor, der den Druck der Hand auf das Eingabegerät erfasst.In particular, the at least one sensor is a distance sensor, preferably optical or capacitive. As an alternative or in addition to this, the at least one sensor can be designed as a pressure sensor that detects the pressure of the hand on the input device.

Insbesondere ist die Datenverarbeitungsvorrichtung in das Bedienelement integriert. Vorzugsweise ist mit der Datenverarbeitungsvorrichtung eine Speichereinheit verbunden zur Speicherung der erfassten Sensordaten, welche insbesondere in die Datenverarbeitungsvorrichtung integriert sein kann. Besonders bevorzugt werden durch die Speichereinheit benutzerbezogene Daten gespeichert. So ist es möglich in der Speichereinheit Benutzercharakteristika zu erfassen, wie z.B. die Benutzungsdauer. Auch können bestimmte Verhaltensweisen des Benutzers, die zu Beginn der Benutzung oder während der Laufzeit der Benutzung analysiert werden, in der Speichereinheit gespeichert werden, so dass eine benutzerbezogene Auswertung in der Datenverarbeitungsvorrichtung erfolgen kann. Auch können in der Speichereinheit maschinenbezogene Daten wie z.B. die Verschleißcharakteristik hinterlegt werden, so dass beispielsweise bei einem erhöhten Verschleiß der Maschine früher in einen gesicherten Modus geschaltet wird bzw. die Bewegung der Maschine stärker verlangsamt wird. In particular, the data processing device is integrated into the operating element. A memory unit is preferably connected to the data processing device for storing the acquired sensor data, which can in particular be integrated into the data processing device. User-related data are particularly preferably stored by the storage unit. It is thus possible to record user characteristics in the storage unit, such as the duration of use. Certain user behaviors that are analyzed at the beginning of use or during the runtime of use can also be stored in the memory unit, so that a user-related evaluation can take place in the data processing device. Machine-related data such as the wear characteristics can also be stored in the memory unit, so that, for example, if the machine is subject to increased wear, a safe mode is switched earlier or the movement of the machine is slowed down more.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem mindestens einen Schaltelement um einen Notausschalter.The at least one switching element is preferably an emergency stop switch.

Vorzugsweise ist die Datenverarbeitung und/oder die Maschinenbedieneinheit drahtlos insbesondere über Funk, WLAN, GSM, Bluetooth u.dgl. verbindbar mit der Maschinensteuerung. Hierdurch wird einerseits die Bewegungsfreiheit des Benutzers vergrößert und andererseits durch das erfindungsgemäße Vorsehen des mindestens einen Sensors das Gefahrenpotential niedrig gehalten.The data processing and / or the machine operating unit can preferably be connected to the machine control in a wireless manner, in particular via radio, WLAN, GSM, Bluetooth and the like. On the one hand, this increases the user's freedom of movement and, on the other hand, the provision of the at least one sensor according to the invention keeps the potential risk low.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Robotersystem mit mindestens einem Roboterarm, welcher mindestens ein Manipulatorelement aufweist. Mit dem mindestens einen Roboterarm ist eine Robotersteuerung verbunden. Weiter ist mit der Robotersteuerung eine Maschinenbedieneinheit verbunden wie vorstehend beschrieben.The invention also relates to a robot system with at least one robot arm which has at least one manipulator element. A robot controller is connected to the at least one robot arm. A machine operating unit is also connected to the robot controller, as described above.

Insbesondere sind die Datenverarbeitungsvorrichtung und bevorzugt auch die Speichereinheit in die Robotersteuerung integriert. Hierdurch wird ein besonders kompaktes Robotersystem geschaffen mit einem kleinen und einfach zu handhabenden Bedienelement.In particular, the data processing device and preferably also the memory unit are integrated into the robot controller. This creates a particularly compact robot system with a small and easy-to-use control element.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Maschine insbesondere eines Industrieroboters, bei welchem Daten durch einen Sensor in einer Maschinenbedieneinheit erfasst werden. Die erfassten Daten werden in einer Datenverarbeitungsvorrichtung ausgewertet und durch die Datenverarbeitungsvorrichtung wird ein Signal in Abhängigkeit zu den erfassten Daten ausgegeben. Bei der Auswertung der erfassten Daten handelt es sich beispielsweise um einen Vergleich mit vorgegebenen Werten, um die Änderung der erfassten Daten in einem bestimmten Zeitintervall und/ oder um den Grad der Änderung in einem bestimmten Zeitintervall.The invention also relates to a method for controlling a machine, in particular an industrial robot, in which data is recorded by a sensor in a machine operating unit. The recorded data are evaluated in a data processing device and a signal is output by the data processing device as a function of the recorded data. The evaluation of the recorded data involves, for example, a comparison with predetermined values, the change in the recorded data in a specific time interval and / or the degree of change in a specific time interval.

Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem ausgegebenen Signal um ein Maschinensteuerungssignal, so dass durch eine mit Datenverarbeitungsvorrichtung verbundenen Maschinensteuerung in Abhängigkeit zu den erfassten Daten die Steuerung der Maschine verändert wird. Durch den Sensor kann ein erhöhtes Gefährdungspotential für den Benutzer oder eine andere Person erfasst werden. Ein erhöhtes Gefahrenpotential liegt dabei beispielsweise vor, falls der Benutzer das Bedienelement aus der Hand legt oder ihm diese aus der Hand fällt. In beiden Fällen wird die Reaktionszeit in einem plötzlich auftretenden Notfall stark erhöht. Infolgedessen wird durch die Datenverarbeitungsvorrichtung ein Signal ausgegeben, welches ein optisches, akustisches und/oder haptisches Warnsignal ist und/oder ein Maschinensteuerungssignal durch welches die Steuerung der Maschine verändert wird.According to the invention, the output signal is a machine control signal, so that a machine control connected to a data processing device changes the control of the machine as a function of the recorded data. An increased risk potential for the user or another person can be detected by the sensor. There is an increased risk potential, for example, if the user puts the control element down or if it falls out of his hand. In both cases, the response time in a sudden emergency is greatly increased. As a result, a signal is output by the data processing device, which is an optical, acoustic and / or haptic warning signal and / or a machine control signal by which the control of the machine is changed.

Bei einem erhöhten Gefahrenpotential wird die Maschine in einen sichern Modus gesteuert in Abhängigkeit der erfassten Daten, wobei im sicheren Modus beispielsweise die Bewegung der Maschine verlangsamt ist. Erfindungsgemäß wird hierbei die Maschine stufenweise in einen sichern Modus gesteuert und dabei entsprechend insbesondere stufenweise langsamer.In the event of an increased risk potential, the machine is controlled in a safe mode depending on the recorded data, with the movement of the machine being slowed down in the safe mode, for example. According to the invention, the machine is controlled in a step-by-step manner in a safe mode and, accordingly, in particular gradually slower.

Insbesondere handelt es sich bei dem ausgegebenen Signal zusätzlich um ein optisches, akustisches und/oder haptisches Warnsignal.In particular, the output signal is also an optical, acoustic and / or haptic warning signal.

Insbesondere wird vom Sensor die Bewegung des Bedienelements erfasst, um ein eventuelles Gefahrenpotential zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich hierzu werden von einem Sensor Stresssymptome wie beispielsweise erhöhter Plus, verstärktes Zittern und/oder verstärktes Schwitzen des Benutzers erfasst. Auch hierdurch lässt sich ein erhöhtes Gefahrenpotential ableiten.In particular, the sensor detects the movement of the operating element in order to determine a possible hazard potential. Alternatively or in addition to this, stress symptoms such as increased plus, increased tremors and / or increased sweating of the user are recorded by a sensor. This also allows an increased risk potential to be derived.

Es ist bevorzugt, dass in einer Speichereinheit die erfassten Daten gespeichert werden und besonders bevorzugt werden die erfassten Daten mit den bereits gespeicherten Daten zur Auswertung verglichen.It is preferred that the recorded data are stored in a storage unit and, particularly preferably, the recorded data are compared with the data already stored for evaluation.

Besonders bevorzugt ist es zur erfindungsgemäßen Steuerung einer Maschine, die erfindungsgemäße Maschinenbedieneinheit zu verwenden.It is particularly preferred to use the machine operating unit according to the invention for controlling a machine according to the invention.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of preferred embodiments.

Es zeigen:

1 ein Robotersystem mit einer Bedieneinheit und einer Datenverarbeitungsvorrichtung,
2 ein Robotersystem mit einer Bedieneinheit einer Datenverarbeitungsvorrichtung und einer zusätzlichen Speichereinheit,
3 ein Robotersystem mit einer Bedieneinheit und einer besonderen Anordnung von Datenverarbeitungsvorrichtung und Speichereinheit und
4 ein Robotersystem mit einer Bedieneinheit, die drahtlos verbunden ist mit einer Robotersteuerung.

Show it:

1 a robot system with an operating unit and a data processing device,
2 a robot system with an operating unit of a data processing device and an additional storage unit,
3 a robot system with an operating unit and a special arrangement of data processing device and storage unit and
4th a robot system with an operating unit that is wirelessly connected to a robot controller.

Das erfindungsgemäße Robotersystem weist mindestens einen Roboterarm 10 auf, mit mindestens einem Manipulatorelement 12. Dabei wird der Roboterarm über eine mit dem Roboterarm verbundene Robotersteuerung 14 gesteuert. Mit der Robotersteuerung 14 ist eine Bedieneinheit verbunden, welche ein Bedienelement 16 aufweist. Dieses Bedienelement 16 weist ein Schaltelement 18 auf, welches als Druckschalter ausgebildet ist. Das Schaltelement 18 steuert dabei über die Robotersteuerung 14 die Bewegung des Roboterarms 10. Insbesondere handelt es sich hierbei um einen Notaus-Schalter. In dem Bedienelement 16 ist ein Sensor 20 angeordnet. Bei diesem Sensor kann es sich um einen Beschleunigungssensor, Bewegungssensor, Drehratensensor und/oder Magnetfeldsensor handeln. Alternativ hierzu kann das Bedienelement 16 eine Vielzahl von Sensoren insbesondere unterschiedliche Sensoren aufweisen. Der Sensor 20 kann auch ausgebildet sein als Leitwertmesser zur Messung des Leitwerts der Haut eines Benutzers und/oder als Pulssensor zur Erfassung des Pulses eines Benutzers. Somit kann durch den Sensor 20 die Verfassung des Benutzers wie z.B. dessen Stresslevel oder Konzentrationslevel erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann durch den Sensor 20 der Zustand der Bedieneinheit bestimmt werden, wie z.B. deren Lage, Position, Bewegung und/oder Beschleunigung.The robot system according to the invention has at least one robot arm 10 on, with at least one manipulator element 12 . The robot arm is operated via a robot controller connected to the robot arm 14th controlled. With the robot controller 14th an operating unit is connected, which is an operating element 16 having. This control element 16 has a switching element 18th on, which is designed as a pressure switch. The switching element 18th controls via the robot controller 14th the movement of the robot arm 10 . In particular, this is an emergency stop switch. In the control element 16 is a sensor 20th arranged. This sensor can be an acceleration sensor, motion sensor, rotation rate sensor and / or magnetic field sensor. Alternatively, the control element 16 have a plurality of sensors, in particular different sensors. The sensor 20th can also be designed as a conductivity meter for measuring the conductivity of the skin of a user and / or as a pulse sensor for detecting the pulse of a user. Thus, through the sensor 20th the condition of the user such as his stress level or concentration level can be recorded. Alternatively or in addition to this, the sensor 20th the state of the operating unit can be determined, such as its location, position, movement and / or acceleration.

Mit dem Sensor 20 ist eine Datenverarbeitungsvorrichtung 22 verbunden. Von der Datenverarbeitungsvorrichtung 22 werden die erfassten Daten ausgewertet und in Abhängigkeit von den erfassten Daten ein Signal ausgegeben.With the sensor 20th is a data processing device 22nd connected. From the data processing device 22nd the recorded data is evaluated and a signal is output depending on the recorded data.

Wie in 1 dargestellt, kann es sich bei dem ausgegebenen Signal der Datenverarbeitungsvorrichtung 22 um ein optisches Warnsignal ausgegeben von einer Warnlampe 24 handeln. Zusätzliche Warnsignale könnten gegeben sein als Warnton oder beispielsweise durch eine Vibration des Bedienelements 16.As in 1 shown, it can be the output signal of the data processing device 22nd a visual warning signal emitted by a warning lamp 24 act. Additional warning signals could be given as a warning tone or, for example, by a vibration of the operating element 16 .

Darüber hinaus kann mit der Datenverarbeitungsvorrichtung eine Speichereinheit 26 verbunden sein, in welcher benutzerbezogene und/oder maschinenbezogene Daten gespeichert werden können und zur Auswertung der erfassten Sensordaten durch die Datenverarbeitungsvorrichtung herangezogen werden können. Bei den in der Speichereinheit 26 gespeicherten benutzerbezogenen Daten kann es sich beispielsweise um die Benutzungsdauer oder um eine benutzerspezifische Stresscharakteristik handeln, welche während der Benutzung des Robotersystems erfasst und analysiert wird.In addition, a storage unit can be used with the data processing device 26th be connected, in which user-related and / or machine-related data can be stored and can be used to evaluate the recorded sensor data by the data processing device. With those in the storage unit 26th Stored user-related data can be, for example, the duration of use or a user-specific stress characteristic which is recorded and analyzed while the robot system is being used.

Dabei kann sowohl die Datenverarbeitungsvorrichtung 22 als auch die Speichereinheit 26 wie in 2 außerhalb des Bedienelements 16 angeordnet sein.Both the data processing device 22nd as well as the storage unit 26th as in 2 outside the control element 16 be arranged.

Alternativ hierzu kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 22 in das Bedienelement 16 integriert sein, wie in 3 gezeigt.Alternatively, the data processing device 22nd into the control element 16 be integrated, as in 3 shown.

In 4 erfolgt die Verbindung von der Bedieneinheit mit der Robotersteuerung 14 drahtlos insbesondere per Funk. Hierbei ist sowohl das Schaltelement 18 über einen Sender 28 mit einem Empfänger 30 der Robotersteuerung verbunden als auch der Sensor 20 über einen Sender 32 mit einem Empfänger 34 mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 22. Dabei ist in der gezeigten Ausführungsform die Datenverarbeitungsvorrichtung 22 und auch die Speichereinheit 26 in die Robotersteuerung 14 integriert.In 4th the connection between the operating unit and the robot controller takes place 14th wireless, especially by radio. Here is both the switching element 18th through a transmitter 28 with a recipient 30th connected to the robot controller as well as the sensor 20th through a transmitter 32 with a recipient 34 with the data processing device 22nd . In the embodiment shown, the data processing device is in this case 22nd and also the storage unit 26th into the robot controller 14th integrated.

Claims

Machine operating unit, in particular for operating industrial robots, with an operating element (16) that can be connected to a machine control and at least one switching element (18) arranged on the operating element (16), the operating element (16) having at least one sensor (20) for capturing sensor data, wherein the at least one sensor (20) is connected to a data processing device (22) for evaluating the detected sensor data and wherein the data processing device (22) can be connected to a machine control, characterized in that the sensor (20) is a status sensor for detecting the Configuring the user and / or for detecting the status of the machine operating unit to determine a potential risk, whereby a control signal is transmitted to the machine control by the data processing device, so that the machine is gradually transferred to a safe mode by gradually slowing down the movement movement of the machine (10) as a function of the detected risk potential, with the data processing device interpreting the state of the machine control unit or the constitution of the user in such a way that a lower If there is a potential risk, the machine is transferred back from the secured mode to a normal operating mode.

Machine control unit according to Claim 1 , characterized in that the operating element (16) has several sensors (20).

Machine control unit according to one of the Claims 1 to 2 , characterized in that at least one sensor (20) is designed as an acceleration sensor, motion sensor, rotation rate sensor and / or magnetic field sensor.

Machine control unit according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that at least one sensor (20) is designed as a conductance meter for measuring the conductance of the skin of a user.

Machine control unit according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that at least one sensor (20) is designed as a pulse sensor for detecting the pulse of a user.

Machine control unit according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the data processing device (22) is integrated in the operating element (16).

Machine control unit according to one of the Claims 1 to 6th , characterized by a memory unit (26) connected to the data processing device (22) for storing the recorded sensor data and preferably user-related data.

Machine control unit according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the at least switching element (18) is an emergency stop switch.

Machine control unit according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the data processing device (22) and / or the operating element (16) can be wirelessly connected to the machine control, in particular by radio, WLAN, GSM, Bluetooth.

Robot system with at least one robot arm (10) having at least one manipulator element (12), a robot controller (14) connected to the robot arm (10) and a machine control unit connected to the robot controller (14) according to one of the Claims 1 to 9 .

Robot system according to Claim 10 , characterized in that the data processing device (22) and in particular also the memory unit (26) are integrated in the robot controller (14).

Method for controlling a machine (10), in particular an industrial robot, in which Data are recorded by a sensor (20) in an operating element (16), the recorded data are evaluated in a data processing device (22), for recording the condition of the user and / or for recording the state of the machine operating unit to determine a potential risk and a signal is output by the data processing device (22) as a function of the detected hazard potential, the output signal being a machine control signal and, by means of a machine control (14) connected to the data processing device (22), the machine (10) being converted into one step by step depending on the data recorded Safe mode is controlled by gradually slowing down the movement of the machine (10), whereby if the state of the machine control unit or the constitution of the user are interpreted by the data processing device in such a way that there is a lower risk potential, the machine from the safe mode back into a normal operating mode is transferred.

Procedure according to Claim 12 , in which the output signal is also an in particular optical, acoustic and / or haptic warning signal.

Method according to one of the Claims 12 or 13 , in which the movement of the operating element (16) is detected by the sensor (20).

Method according to one of the Claims 12 to 14th , in which the sensor (20) detects stress symptoms, in particular increased pulse, increased tremors and / or increased sweating of the user.

Method according to one of the Claims 12 to 15th , in which the acquired data are stored in a storage unit (26) and the acquired data are preferably compared with data already stored for evaluation.