DE10324627A1

DE10324627A1 - Working space monitoring for automated operating machines involves monitoring speed-dependent second zone for object penetration, preventing object from entering first zone if detected in second zone

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Publication number: DE10324627A1
Application number: DE2003124627
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Baldauf; Sebastian Dipl.-Ing. Elgeti; Sven Dipl.-Ing. Horstmann; Steen Dr.-Ing. Kristensen; Jens Lehmann; Björn Rüscher; Andreas Dr.-Ing. Stopp
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2005-01-05

Abstract

The method involves monitoring a first zone (10) for penetration by objects (9) and carrying out an emergency stop if an object is detected. It also involves determining the extent of a second zone (11) depending on a speed of at least one moving machine (1) component (3), monitoring the second zone for the penetration by objects and, if a n object is detected, carrying out a protective response to prevent the object from entering the first zone. An independent claim is also included for the following: (a) a machine for implementing the inventive method.

Description

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zur Überwachung einer Umgebung einer automatisiert arbeitenden Maschine, bei dem eine erste zu überwachende Zone auf das Eindringen von Objekten überwacht und, wenn ein eindringendes Objekt erfasst wird, ein Nothalt der Maschine durchgeführt wird.at The invention is a method for monitoring an environment of an automated machine in which a first to be monitored Zone monitors for intrusion of objects and, if penetrating Object is detected, an emergency stop of the machine is performed.

Beim praktischen Einsatz von automatisiert arbeitenden Maschinen oder Robotern hat die Sicherheit von Personen höchste Priorität. Personensicherheit ist vor allem bei mobilen, insbesondere autonom mobilen Maschinen gefordert. Aber auch die Sicherheit von im Wirkungsbereich der Maschine befindlichen Objekten muss gewährleistet sein, damit Kollisionen der Maschine mit diesen Objekten vermieden werden, die zu Beschädigungen sowohl der Maschine als auch der Objekte führen können. Aus diesen Gründen muss im Betrieb einer automatisiert arbeitenden Maschine deren Umgebung ständig überwacht werden. Hierzu werden beispielsweise Kameras oder auf Reflexion von Laserlicht oder Ultraschall basierende Abstandssensoren eingesetzt. Mit solchen Sensoren werden definierte Zonen der Umgebung der Maschine überwacht und in diese Zonen eintretende Objekte, bei denen es sich auch um Personen handeln kann, erfasst. Es ist bekannt, als Schutzreaktion einen Nothalt der Maschine herbeizuführen, sobald in einer solchen Zone ein eingetretenes Objekt erfasst wird.At the practical use of automated machines or Robots have the highest priority on the safety of people. personal safety is mainly for mobile, especially autonomous mobile machines required. But also the safety of within the sphere of influence of the machine located objects must be guaranteed so as to avoid collisions of the machine with these objects that will cause damage both the machine and the objects. For these reasons, must in the operation of an automated machine whose environment constantly monitored become. For this purpose, for example, cameras or reflection used by laser light or ultrasound-based distance sensors. With Such sensors monitor defined zones of the machine environment and objects entering those zones, which are also persons can act, recorded. It is known as a protective reaction one Emergency stop of the machine, as soon as an object that has entered is detected in such a zone.

Nachteilig an einem Nothalt der Maschine ist, dass die Maschine nach Erfolgen des Nothalts nur mit einem zeitraubenden und umständlichen Arbeitsaufwand erneut in Betrieb gesetzt werden kann. Ein Produktionsfluss wird dadurch gehemmt, kostspielige Verzögerungen in der Fertigung sind die Folge.adversely At an emergency stop the machine is that the machine after successes of emergency only with a time-consuming and cumbersome Workload can be put into operation again. A production flow is hampered by this, costly delays in manufacturing are the episode.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Absicherung der Umgebung einer automatisiert arbeitenden Maschine vorzustellen, das es der Maschine bei Erfassung eines Objekts in ihrer Umgebung erlaubt, derart zu reagieren, dass ein Notstopp nach Möglichkeit umgangen wird, ohne die Sicherheit herabzusetzen.It It is therefore an object of the invention to provide a method for securing the Environment of an automated machine, it's the machine detecting an object in its environment allowed to react in such a way that an emergency stop if possible bypassed without degrading security.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.These The object is achieved by the method according to claim 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es mit der zweiten Zone, die im Schritt (c) in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit wenigstens einer sich bewegenden Komponente der Maschine festgelegt wird, Objekte schon im Vorfeld zu registrieren, noch bevor diese in die erste Zone geraten, in der sie einen Nothalt bewirken. Die Maschine erhält dadurch die Möglichkeit, eine solche Schutzreaktion auszuwählen, die eine Gefährdung des Objekts bzw. durch das Objekt vermeidet, wobei nach den gegebenen Möglichkeiten ein Eindringen des Objekts in die erste Zone zu vermeiden versucht wird. Je höher die Geschwindigkeit der beweglichen Komponente, die beispielsweise ein Manipulatorarm eines stationär installierten Roboters sein kann, oder, sofern es sich um eine mobile Maschine handelt, der gesamten Maschine ist, desto stärker wird die zweite Zone in Richtung der Geschwindigkeit ausgedehnt, um Objekte schon frühzeitig zu erfassen. Es wird eine enorm gesteigerte Flexibilität der Maschine bezüglich ihrer Einsatzfähigkeit für verschiedenste, auch veränderliche Umgebungen erreicht, da der Eintritt eines Notstopps sofern möglich umgangen wird.The inventive method allows it with the second zone, which in step (c) depending a speed of at least one moving component the machine is set to register objects in advance, even before they get into the first zone, where they have an emergency stop cause. The machine receives thereby the possibility to select such a protective reaction that endangers the Object or by the object avoids, according to the given options trying to avoid intrusion of the object into the first zone becomes. The higher the speed of the moving component, for example a manipulator arm of a stationary installed robot, or, if it is a mobile Machine is the whole machine is, the stronger it gets the second zone in the direction of speed extended to objects already early capture. It becomes a tremendously increased flexibility of the machine in terms of their operational capability for a variety of also changeable Environments reached, since the entrance of an emergency stop avoided if possible becomes.

Die Schutzreaktionen der Maschine können in einem Katalog zusammengefasst sein, aus dem die betreffende Schutzreaktion ausgewählt wird. Beispielsweise kann eine optionale Schutzreaktion in einer Geschwindigkeitsreduktion und/oder einem Anhalten und/oder einer Ausweichbewegung, zu der auch eine Rückwärtsbewegung der Maschine zählt, der wenigstens einen Komponente bestehen.The Protective reactions of the machine can occur in a catalog from which the relevant protective reaction selected becomes. For example, an optional protection reaction in one Speed reduction and / or stopping and / or one Evasive movement, which also includes a backward movement of the machine, the consist of at least one component.

Vorteilhafterweise wird der Schwerpunkt der zweiten zu überwachenden Zone der wenigstens einen bewegten Komponente in ihrer Bewegungsrichtung vorgelagert festgelegt. Auf diese Weise werden schon frühzeitig in die Zone eindringende Objekte registriert. Die Sicherheit wird dadurch erhöht, da die Schutzreaktion frühzeitig ausgelöst wird. Gleichzeitig wird keine Verarbeitungsleistung unnötig zur Überwachung von Raumbereichen aufgewandt, von denen keine Gefährdung ausgeht, weil bekannt ist, dass die Maschine in diese Raumbereiche nicht eindringen wird.advantageously, becomes the center of gravity of the second zone to be monitored at least upstream of a moving component in its direction of movement established. In this way, entering the zone early on Objects registered. The safety is increased because of the protective reaction early triggered becomes. At the same time, no processing power becomes unnecessary for monitoring Spent from areas of space, which pose no danger, because it is known that the machine does not work in these areas will penetrate.

Vorzugsweise ist bei dem Verfahren eine dritte zu überwachende Zone vorgesehen. Wird ein Objekt in dieser dritten zu überwachenden Zone registriert, so wird daraufhin die Geschwindigkeit der wenigstens einen Komponente, also beispielsweise die Geschwindigkeit des Manipulatorarms oder der mobilen Maschine, reduziert. Alternativ oder zusätzlich zur Geschwindigkeitsreduktion kann ein akustisches oder visuelles Warnsignal abgegeben werden. Dabei kann die dritte zu überwachende Zone die erste zu überwachende Zone und/oder die zweite zu überwachende Zone umgeben, um gewissermaßen eine Vorwarnzone zu bilden, in der Objekte erfasst werden, noch bevor sie in die erste oder zweite zu überwachende Zone eindringen können.Preferably In the method, a third zone to be monitored is provided. If an object is registered in this third zone to be monitored, then the speed of the at least one component So for example, the speed of the manipulator arm or the mobile machine, reduced. Alternatively or in addition to Speed reduction can be an audible or visual warning signal be delivered. The third zone to be monitored may be the first to be monitored Zone and / or the second to be monitored Surrounded zone, to some extent to form a pre-warning zone where objects are still detected before entering the first or second zone to be monitored can.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Objekt vorteilhaft als Person erkannt werden. Nach Erkennen des Objekts als Person kann eine Bewegung der Person verfolgt und auf grund dieser Bewegung ein geeignetes Ausweichmanöver für die Maschine geplant und ausgeführt werden. Dabei läßt sich eine Bewegungsabsicht der Person beispielsweise durch Erfassen ihrer Blickrichtung oder durch ein Tracking der Trajektorie erkennen. Ein solches Verfahren wird vorzugsweise dann eingesetzt, wenn die Aufgabe der Maschine darin besteht, mit Personen zu interagieren, indem sie der Person beispielsweise ein Werkstück übergibt oder von ihr entgegennimmt, da sich mit ihm zwischen gewollten und ungewollten Annäherungen der Person unterscheiden läßt.With the method according to the invention, the object can advantageously be recognized as a person. After recognizing the object as a person, a movement of the person can be tracked and based on this movement, a suitable evasive maneuver for the machine planned and executed. In this case, a movement intent of the person example wise recognize by detecting their line of sight or by tracking the trajectory. Such a method is preferably used when the task of the machine is to interact with persons, for example, by giving the person a workpiece or receives from it, since it can be distinguished between intentional and unwanted approaches of the person.

Um der Person bei gewollten Annäherung ein Eindringen in die Zone zu erlauben, wird wenigstens ein Feld aus wenigstens einer der Zonen ausgeblendet. Bevorzugterweise wird das auszublendende Feld mit Polyedern maskiert.Around the person at intended approach Allowing entry into the zone will result in at least one field at least one of the zones hidden. Preferably, the masked field with polyhedra masked.

Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit werden die Schutzreaktionen auch dann veranlasst, wenn die Überwachung der ersten und/oder zweiten und/oder dritten Zone ausfällt.to further increase In the case of safety, the protective reactions are also initiated when The supervision the first and / or second and / or third zone fails.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.following The invention will be explained in more detail with reference to drawings.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine schematische Draufsicht auf einen Roboter und seine von ihm überwachte Arbeitsumgebung bei einer ungeplanten Annäherung an eine Person; 1 a schematic plan view of a robot and his supervised work environment in an unplanned approach to a person;

2 eine schematische Draufsicht auf den Roboter und seine von ihm überwachte Arbeitsumgebung bei einer erhöhten Geschwindigkeit des Roboters; 2 a schematic plan view of the robot and its monitored by him working environment at an increased speed of the robot;

3 eine schematische Draufsicht auf den Roboter und seine von ihm überwachte Arbeitsumgebung bei Rechtsfahrt des Roboters; 3 a schematic plan view of the robot and its monitored by him working environment when driving the robot;

4 eine schematische Draufsicht auf einen Roboter und seine von ihm überwachte Arbeitsumgebung und einer Person, deren Blickrichtung erfasst wird; 4 a schematic plan view of a robot and its monitored by him working environment and a person whose view direction is detected;

5 eine schematische Draufsicht auf den Roboter und seine Umgebung zu Beginn einer geplanten Annäherung an eine Person 5 a schematic plan view of the robot and its surroundings at the beginning of a planned approach to a person

6 eine Draufsicht auf den Roboter bei der Interaktion mit der Person; und 6 a top view of the robot in the interaction with the person; and

7 eine Draufsicht auf den Roboter nach der Interaktion. 7 a top view of the robot after the interaction.

Zur Erläuterung der Erfindung wird in den Figuren ein autonom fahrender Roboter 1 mit einem Fahrgestell 2 und einem an dem Fahrgestell montierten gelenkigen Arm 3 sowie einem Schwerpunkt 17 herangezogen. Im Folgenden wird jedoch offensichtlich werden, dass die Anwendung der Erfindung auf einen Roboter mit einer stationären Basis und in Bezug auf diese Basis beweglichen Teilen oder auf einen fahrbaren Roboter ohne Manipulatorarm lediglich eine Vereinfachung des nachfolgend beschriebenen Falls darstellt.To explain the invention, an autonomously driving robot is shown in the figures 1 with a chassis 2 and a hinged arm mounted on the chassis 3 as well as a focus 17 used. However, it will be apparent hereinafter that the application of the invention to a robot having a stationary base and moving parts based thereon or to a mobile robot without a manipulator arm is merely a simplification of the case described below.

Das Fahrgestell 2 hat mehrere Räder 4, 5, von denen wenigstens bestimmte 5 unter der Kontrolle einer (nicht dargestellten) Steuerschaltung des Roboters lenkbar bzw. antreibbar sind. Die Steuerschaltung verfügt über ein Arbeitsprogramm, das für eine vom Roboter 1 zu erledigende Aufgabe wie etwa den Transport eines Werkstücks von einem Ort A zu einem Ort B auszuführende Bewegungen festlegt. Das Steuerprogramm definiert z. B. auch Bewegungen des Arms 3, die zum Aufnehmen eines Werkstücks oder zum Absetzen desselben durchzuführen sind. Aufnehmen und Absetzen des Werkstücks können z. B. darin bestehen, dass das Werkstück aus der Hand einer Person in Empfang genommen wird, oder einer Person angereicht wird; das Programm kann auch die Möglichkeit vorsehen, dass der Roboter an einem nicht vordefinierten Ort oder zu einem nicht vorde finierten Zeitpunkt auf Empfang eines Schlüsselreizes wie etwa eines Zurufs von seiten einer Person ein Werkstück in Empfang nimmt oder anreicht.The chassis 2 has several wheels 4 . 5 of which at least certain 5 are steerable or drivable under the control of a control circuit (not shown) of the robot. The control circuit has a work program that is for a robot 1 task to be performed, such as the movement of a workpiece from a location A to a location B to determine movements. The control program defines z. B. also movements of the arm 3 to be carried out to pick up a workpiece or to settle it. Recording and settling of the workpiece can, for. B. in that the workpiece is taken from the hand of a person in receipt, or is handed to a person; the program may also provide for the possibility that the robot at a non-predefined location or at an undefined time on receipt of a key stimulus, such as a call by a person on the receiving or receiving a workpiece.

Der Roboter ist mit einer Sensorik zum Wahrnehmen seiner Umgebung ausgestattet, die ein oder mehrere Kameras, z. B. eine an einem Mast erhöht über dem Fahrgestell montierte katadioptrische Kamera 6 mit Rundumblick, am Arm 3 mit diesem bewegliche Sensoren 7, z. B. Laserscanner-Abstandssensoren, Ultraschallsensoren oder dgl. umfasst. Weitere Sensoren 7 können am Fahrgestell 2 vorgesehen sein. Generell sind alle Typen von Sensoren geeignet, die es der Steuerschaltung ermöglichen, durch Einzel- oder synoptische Verarbeitung der von ihnen gelieferten Daten nicht nur das Vorhandensein von Hindernissen in der Umgebung des Roboters 1, sondern auch Position und Entfernung einzelner Hindernisse zu ermitteln.The robot is equipped with sensory sensors to sense its surroundings, which may include one or more cameras, e.g. As a mounted on a mast raised above the chassis catadioptric camera 6 with a panoramic view, on the arm 3 with this moving sensors 7 , z. B. laser scanner distance sensors, ultrasonic sensors or the like. Includes. Other sensors 7 can on the chassis 2 be provided. In general, all types of sensors are suitable which allow the control circuit, by single or synoptic processing of the data supplied by them, not only the presence of obstacles in the environment of the robot 1 , but also to determine position and distance of individual obstacles.

1 zeigt den Roboter 1, während er sich in Erledigung einer im Steuerprogramm beschriebenen Aufgabe auf einem autonom gewählten Kurs von einem Ausgangspunkt A zu einem Ziel B bewegt. Rings um den Roboter ist eine Mehrzahl von Zonen definiert, die sich mit dem Roboter bewegen und von dessen Sensorik überwacht werden. 1 shows the robot 1 while moving from a starting point A to a destination B on an autonomously selected course in the execution of a task described in the control program. Around the robot is defined a plurality of zones that move with the robot and are monitored by its sensor.

Eine der ersten Zone entsprechende innerste Zone 10 stellt eine Schutzzone dar. Wenn die Steuerschaltung ein Objekt in dieser Schutzzone erfasst, so hat dies den sofortigen Nothalt des Roboters zur Folge. Bei dem hier als Beispiel betrachteten Roboter setzt sich die Schutzzone 10 aus einer fahrgestellbezogenen Zone 10a und einer armbezogenen Zone 10b zusammen, die durch die am Arm 3 montierten Sensoren 7 aufgespannt ist und sich, wenn der Arm 3 sich in Bezug auf das Fahrgestell 2 bewegt, mit dem Arm mitbewegt. Alternativ könnte auch die ganze Schutzzone 10 fahrgestellbezogen sein; in dem Fall sollte sie zweckmäßigerweise die gesamte Reichweite des Arms 3 einschließen, wie in 1 durch den strichpunktierten Umriss 10c angedeutet.An innermost zone corresponding to the first zone 10 represents a protection zone. If the control circuit detects an object in this protection zone, this results in the immediate emergency stop of the robot. In the case of the robot considered here as an example, the protection zone is established 10 from a chassis-related zone 10a and a poor-related zone 10b put together by the arm 3 mon equipped sensors 7 is stretched and, if the arm 3 in terms of the chassis 2 moved, moved with his arm. Alternatively, the whole protection zone could also be 10 be chassis related; in that case it should expediently cover the entire range of the arm 3 include, as in 1 by the dash-dotted outline 10c indicated.

Um die Schutzzone 10 herum erstreckt sich eine Überwachungszone 11 mit Schwerpunkt 18, welche der zweiten Zone entspricht und deren Verletzung durch ein Objekt wie etwa eine Person 9 die Steuerschaltung dazu veranlasst, den Kurs des Roboters, soweit die Platzverhältnisse in der Umgebung dies zulassen, so zu ändern, dass das Objekt aus der Überwachungszone verschwindet, und einen neuen Kurs zum Ziel B zu ermitteln. Im Falle der 1 reagiert die Steuerschaltung auf die Erfassung der Person in der Überwachungszone 11, indem sie den Roboter 1 vom ursprünglichen Kurs 12 abweichend in die mit 13 bezeichnete Richtung lenkt. So wird ein Zusammenstoß mit der Person 9, die dem Roboter 1 den Rücken zukehrt, vermieden.Around the protection zone 10, a surveillance zone extends 11 with focus 18 which corresponds to the second zone and whose violation by an object such as a person 9 causes the control circuit to change the course of the robot, as space permits in the environment, so that the object disappears from the surveillance zone, and to determine a new course to the destination B. In case of 1 the control circuit responds to the detection of the person in the surveillance zone 11 by putting the robot 1 from the original course 12 deviating in the with 13 designated direction directs. So will a collision with the person 9 that the robot 1 Turns back, avoided.

Schließlich ist noch eine der dritten Zone entsprechende Warnzone 14 zu erwähnen, die die Überwachungszone 11 umgibt. Diese ist – wie auch die Überwachungszone 11 – in der Fahrtrichtung 12 des Roboters ausgedehnter als quer zu oder entgegen dieser Richtung, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass die Zeit, die dem Roboter zum Reagieren auf die Erfassung einer Person zur Verfügung steht, in Fahrtrichtung wesentlich kürzer ist als in seitlicher Richtung oder entgegengesetzt zur Fahrtrichtung. Die Wirkung der Warnzone 14 ist, dass der Roboter bei Erfassung eines Objekts in der Warnzone die Geschwindigkeit aller seiner Bewegungen – sowohl der Fahrtbewegung als auch ggf. von Bewegungen seines Arms – im Vergleich zur bei freier Warnzone 14 gefahrenen Geschwindigkeit drosselt, um im Falle des Eindringens des Objekts in die Überwachungszone 11 mehr Zeit für Ausweichbewegungen zu haben.Finally, one of the third zone corresponding warning zone 14 to mention the surveillance zone 11 surrounds. This is - as well as the surveillance zone 11 - in the direction of travel 12 of the robot is wider than transverse to or opposite to this direction to account for the fact that the time available to the robot to respond to the detection of a person is much shorter in the direction of travel than in the lateral direction or opposite to the direction of travel. The effect of the warning zone 14 is that the robot when detecting an object in the warning zone, the speed of all his movements - both the movement movement and possibly movements of his arm - compared to the free warning zone 14 driven speed throttles, in case of intrusion of the object into the surveillance zone 11 to have more time for evasive movements.

Die Überwachungszone 11 hat die Eigenschaft, dass ihre Ausdehnung je nach Geschwindigkeit des Roboters 1 eingestellt wird. In 2 bewegt sich der Roboter 1 mit größerer Geschwindigkeit in Richtung des Kurses 12 als in 1. Aufgrunddessen wird die Überwachungszone 11 in Vorwärtsrichtung ausgedehnt, wie bei einem Vergleich der Überwachungszone 11 in 1 und 2 gesehen werden kann. Infolge der Ausdehnung der Überwachungszone 11 verschiebt sich ihr Schwerpunkt 18 nach vorne. Somit liegen die Schwerpunkte 17 und 18 des Roboters 1 und der zweiten Zone 11 weiter auseinander als in 1. Dies erlaubt es, Objekte schon frühzeitig zu erfassen und gibt der Steuerschaltung die bei erhöhter Geschwindigkeit des Roboters 1 benötigte längere Zeit zum Lenken des Roboters 1, um rechtzeitig Kollisionen zu vermeiden.The surveillance zone 11 has the property that its extent depending on the speed of the robot 1 is set. In 2 the robot moves 1 with greater speed in the direction of the course 12 as in 1 , Because of this, the surveillance zone 11 extended in the forward direction, as in a comparison of the surveillance zone 11 in 1 and 2 can be seen. As a result of the extension of the surveillance zone 11 their focus shifts 18 Forward. Thus, the priorities are 17 and 18 of the robot 1 and the second zone 11 farther apart than in 1 , This allows objects to be detected early and gives the control circuit the increased speed of the robot 1 took longer to steer the robot 1 to avoid collisions on time.

Beabsichtigt der Roboter beispielsweise eine Rechtsdrehung auszuführen, so werden die Überwachungszone 11 sowie die Warnzone 14 in entsprechender Weise nach rechts geschwenkt, wie in 3 zu sehen. In diesem Fall verschiebt sich der Schwerpunkt 18 in seitlicher Richtung. Die Verschwenkung der Überwachungszone 11 und der Warnzone 14 nach rechts erfolgt dabei noch bevor der Roboter 1 mit seiner beabsichtigten Rechtsdrehung beginnt, um zu sehen, ob ein für die Drehbewegung benötigter Raum frei von hinderlichen Objekten ist. Sollte dem nicht so sein, so reagiert der Roboter 1 auf die beschriebene Weise mit einer entsprechenden Schutzreaktion. Entsprechendes gilt für eine beabsichtigte Linksdrehung des Roboters 1.For example, if the robot intends to make a clockwise turn, the surveillance zone will become 11 as well as the warning zone 14 pivoted in a corresponding manner to the right, as in 3 to see. In this case, the focus shifts 18 in the lateral direction. The pivoting of the surveillance zone 11 and the warning zone 14 to the right takes place before the robot 1 begins with its intended clockwise rotation to see if a space required for the rotational movement is free of obstructive objects. If this is not the case, then the robot reacts 1 in the manner described with a corresponding protective reaction. The same applies to an intended left rotation of the robot 1 ,

Mit der Kamera 6 ist eine Mustererkennung möglich, die es erlaubt, eine Blickrichtung einer Person 9 zu erkennen. 4 zeigt den Fall einer bei hoher Geschwindigkeit des Roboters 1 in die Überwachungszone 11 eingedrungenen Person 9, deren Blickrichtung 19 durch einen Pfeil angedeutet ist. Die Blickrichtung 19 wird von der Kamera 6 erfasst und von der Steuerschaltung anhand einer Mustererkennung als solche erkannt. Aus der Blickrichtung 19 schließt die Steuerschaltung auf eine beabsichtigte Bewegung der Person 9. Anhand dieser beabsichtigten Bewegung wird für die Maschine eine passende Ausweichbewegung und Bewegungsrichtung ausgewählt.With the camera 6 is a pattern recognition possible, which allows a person's line of sight 9 to recognize. 4 shows the case of one at high speed of the robot 1 into the surveillance zone 11 invaded person 9 whose line of sight 19 indicated by an arrow. The direction of view 19 is from the camera 6 detected and recognized by the control circuit based on a pattern recognition as such. From the perspective 19 closes the control circuit on an intended movement of the person 9 , Based on this intended movement, a suitable evasive movement and direction of movement is selected for the machine.

5 zeigt den Roboter 1 und die Person 9 in einer Situation, wo die Person 9 ein Werkstück 8 an den Roboter 1 überge ben will. Eine solche Situation kann sich ergeben, wenn der Roboter am Ort A gemäß seinem Arbeitsprogramm darauf wartet, dass ihm das Werkstück 8 angereicht wird, oder wenn er zu einem beliebigen Zeitpunkt einen in seinem Arbeitsprogramm definierten Schlüsselreiz wahrnimmt. Dieser Schlüsselreiz kann z. B. ein Zuruf durch die Person 9 sein, die Tatsache, dass die Steuerschaltung anhand eines von der Kamera 6 gelieferten Bildes die Person 9 als eine erkennt, der der Roboter 1 als Assistent zugeordnet ist, dass der auf die Greifhand am Ende des Arms 3 gerichtete Blick der Person 9 erkannt wird, etc. In einer solchen Situation „rechnet" der Roboter 1 mit einer Kontaktaufnahme von seiten der Person 9 und stellt sich darauf ein, indem die Steuerschaltung in seinem Überwachungsbereich 11 eine Entsicherungszone 15 ausspart, in die die Person 9 eindringen kann, ohne dass dies zu einem Ausweichen des Roboters 1 führt. Wenn dies geschehen ist, so zeigt der Roboter dies mit einem optischen oder akustischen Signal an, das der Person 9 deutlich macht, dass der Roboter 1 zum Kontakt bereit ist. 5 shows the robot 1 and the person 9 in a situation where the person 9 a workpiece 8th to the robot 1 wants to pass. Such a situation may arise when the robot at location A is waiting for the workpiece, according to its work program 8th or at any time he performs a key stimulus defined in his work program. This key stimulus can z. B. an acclamation by the person 9 be the fact that the control circuit based on one of the camera 6 delivered picture the person 9 as one recognizes, the robot 1 as an assistant, that is assigned to the gripping hand at the end of the arm 3 directed look of the person 9 is recognized, etc. In such a situation, the robot "calculates" 1 with a contact on the part of the person 9 and adjusts itself to that by the control circuit in its surveillance area 11 a Entsicherungszone 15 in which the person spends 9 can penetrate, without causing a dodge of the robot 1 leads. When this is done, the robot indicates this with an optical or audible signal, that of the person 9 makes it clear that the robot 1 is ready for contact.

Die Entsicherungszone 15 überschneidet sich mit einer Stoppzone 16, die mit der Entsicherungszone 15 kongruent sein kann, die aber auch größer oder kleiner sein, z. B. die in 5 mit 15a bzw. 15b bezeichneten Grenzen haben kann. Sobald die Person 9 in die Stoppzone 16 eindringt, stellt der Roboter jegliche Bewegung ein. Da von ihm nun keine Gefahr mehr ausgeht, kann die Schutzzone 10 zeitweilig aufgehoben werden. Dies kann auf ihrer gesamten Ausdehnung geschehen, auf den Teil 10b beschränkt oder, wie in 6 gezeigt, nur in so weit, wie sich die Entsicherungszone 15 und die Schutzzone 10 überschneiden. In der Situation der 6 kann die Person 9 die Greifhand des Roboters berühren und das Werkstück 8 hineingeben. Die einzige Bewegung, die dem Roboter 1 in dieser Situation erlaubt ist, ist ein behutsames Schließen der Greifhand, sobald Kraftsensoren der Greifhand die Berührung des Werkstücks erfassen.The arming zone 15 intersects himself with a stop zone 16 connected to the arming zone 15 may be congruent, but also be larger or smaller, z. B. the in 5 With 15a respectively. 15b can have designated limits. Once the person 9 in the stop zone 16 penetrates, the robot stops any movement. Since he no longer runs out of danger, the protection zone can 10 be temporarily suspended. This can be done on their entire extent, on the part 10b limited or, as in 6 shown only in as far as the Entsicherungszone 15 and the protection zone 10 overlap. In the situation of 6 can the person 9 touching the gripper hand of the robot and the workpiece 8th pour in. The only movement affecting the robot 1 is allowed in this situation is a gentle closing of the gripping hand, as soon as force sensors gripping the hand touch the workpiece.

7 zeigt, wie sich die Person 9 nach erfolgter Übergabe des Werkstücks 8 an den Roboter 1 von diesem entfernt. Als nächstes wird der Roboter die Entsicherungszone 15 aufheben, dies mit einem optischen oder akustischen Signal anzeigen und seinen Weg fortsetzen. 7 shows how the person is 9 after transfer of the workpiece 8th to the robot 1 removed from this. Next, the robot becomes the arming zone 15 cancel, indicate this with an optical or acoustic signal and continue on its way.

Selbstverständlich kann eine Übergabe eines Werkstücks vom Roboter 1 an die Person 9 in analoger Weise ablaufen. Auch eine Übergabe von Werkstücken oder eine beliebige Art der Interaktion von zwei Robotern untereinander ist möglich, indem beide in der oben beschriebenen Weise vorgehen, um sich gegenseitig die Kontaktaufnahme zu ermöglichen.Of course, a transfer of a workpiece from the robot 1 to the person 9 proceed in an analogous manner. Also, a transfer of workpieces or any kind of interaction between two robots with each other is possible by both proceed in the manner described above, to allow each other to make contact.

Claims

Method for monitoring an environment of an automated machine ( 1 ), comprising the steps of (a) monitoring a first zone to be monitored ( 10 ) on the penetration of objects ( 9 ); and (b) if in step (a) an intruding object ( 9 ), performing an emergency stop of the machine ( 1 ); characterized in that it further comprises the following steps (c) defining an extension of a second zone to be monitored ( 11 ) in dependence on a speed of at least one moving component ( 3 ) the machine ( 1 ); (d) monitoring the second zone to be monitored ( 11 ) on the penetration of objects ( 9 ); and (e) if in step (d) an intruding object ( 9 ), performing a protective reaction by which the object ( 9 ) into the first zone to be monitored ( 10 ) is avoided.

A method according to claim 1, characterized in that the protective reaction from a catalog of optional protection reactions for the machine ( 1 ) is selected.

A method according to claim 2, characterized in that the catalog a speed reduction and / or a stop and / or an evasive movement of at least one component ( 3 ) as an optional protective reaction.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the center of gravity of the second zone to be monitored ( 11 ) of the at least one moving component ( 3 ) is set upstream in their direction of movement.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that (f) a third zone to be monitored ( 14 ) on the penetration of objects ( 9 ) is monitored; and (g) upon detection of the intrusion of an object ( 9 ) into the third zone ( 14 ) the speed of the at least one component ( 3 ) is reduced.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that (f) a third zone to be monitored ( 14 ) on the penetration of objects ( 9 ) is monitored; and (h) upon detection of the intrusion of an object ( 9 ) into the third zone ( 14 ) an audible or visual warning signal is generated.

Method according to claim 5 or 6, characterized in that the third zone to be monitored ( 14 ) the first zone to be monitored ( 10 ) and / or the second zone to be monitored ( 11 ) is determined surrounding.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is judged whether the object ( 9 ) is a person.

Method according to claim 8, characterized in that after recognition of the object ( 9 ) as a person a movement of the person is pursued and a protective reaction carried out evasive movement based on the movement of the person ( 9 ) is selected and executed.

Method according to claim 8, characterized in that an intended movement of the person ( 9 ) is recognized on the basis of its direction of view and a protective reaction carried out by means of the intended movement of the person ( 9 ) is selected and executed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that wenigs at least one field ( 15 ) from at least one of the zones ( 10 ; 11 ; 14 ) is hidden to a person ( 9 ) an intrusion into the zone ( 10 ; 11 ; 14 ) to allow.

Method according to claim 11, characterized in that the field to be hidden ( 15 ) is masked with polyhedra.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a protective reaction is triggered when the monitoring of at least one of the zones ( 10 ; 11 ; 14 ) fails.

Machine for performing a method according to one of the preceding claims.