DE102005027522A1 - Auswertverfahren - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für eine Vorrichtung, die aus mindestens einem, im Raum bewegbaren und positionierbaren Glied besteht. Das Glied besitzt einen Sensor für das Erkennen eines Hindernisses. Das Verfahren wirkt auf die Bewegung des Gliedes in Abhängigkeit eines Gefahrenbereichs ein. Der Gefahrenbereich ergibt sich durch einen Vergleich des von dem Sensor ermittelten Sensorwertes mit einem Schwellwert. Der Gefahrenbereich ist abhängig von der Position und/oder zeilichen Positionsänderung des Gliedes.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für eine Vorrichtung, die aus mindestens einem, im Raum bewegbaren und positionierbaren Glied besteht, wobei das Glied einen Sensor für das Erkennen eines Hindernisses besitzt, wobei das Verfahren auf die Bewegung des Gliedes in Abhängigkeit eines Gefahrenbereichs einwirkt, und sich der Gefahrenbereich durch einen Vergleich des von dem Sensor ermittelten Sensorwertes mit einem Schwellwert ergibt, wobei der Gefahrenbereich abhängig ist von der Position und/oder zeitlichen Positionsänderung des Gliedes.
- Generell dürfen Handhabungsgeräte, insbesondere Industrieroboter nur unter eng definierten Auflagen im Beisein von Personen betrieben werden. Deshalb werden in der Regel die Arbeitsräume von Mensch und Maschine strikt getrennt.
- Es ist bekannt, Vorrichtungen mit frei im Raum beweglichen Teilen durch ein aus Lichtwellenleitern gebildetes taktiles Sensorsystem für eine direkte Kooperation mir dem Menschen abzusichern (
DE 10162412 ). Weiterhin ist bekannt kapazitive Sensoren zur Kollisionsvermeidung zwischen Mensch und Roboter einzusetzen (Novak, J.L.; Feddema, J.T.: A capacitance-based proximity sensor for whole arm obstacle avoidance. In: Proceedings of the 1992 IEEE International conference on Robotics and Automation. Bd. 2, 1992, S. 1307-1314). Ebenso bekannt ist, die Reichweite und Sensitivität von kapazitiven Sensoren durch die Verwendung von Schirmelektroden zu erhöhen (US00RE36772E). - Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Sicherheit von Vorrichtungen, die aus mindestens einem, im Raum bewegbaren und positionierbaren Glied bestehen, im Betrieb zu verbessern.
- Meßwerte von Sensoren die an beweglichen Teilen von Steuerungen angebracht sind, sind stark von der Bewegungssituation der Vorrichtung abhängen. Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Schaltschwelle kein fester Wert ist, sondern von der Bewegungssituation der Vorrichtung abhängt. Dadurch wird die Sensitivität und damit die Reichweite einer Objekterkennung deutlich gesteigert. Die Erfindung ermöglicht es, den Gefahrenbereich dynamisch einzustellen. Der Gefahrenbereich ist dabei zum Beispiel eine das Glied umgebende Hülle. Es kann auch sein, daß der Gefahrenbereich nur abschnittsweise existiert, also der Gefahrenbereich durch zwei Schwellwerte definiert ist. Das erfindungsgemäße Ziel kann durch zwei Varianten erreicht werden, nämlich durch eine orts- beziehungsweise bewegungsabhängige Sensitivität oder Schwellwert. Beide Stellgrößen wirken letztendlich auf den Gefahrenbereich ein.
- Anspruch 2 und 3 definieren eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung indem die Sensitivität der Anordnung zum Beispiel in bodennaher Stellung angepaßt werden kann (
2 ). - Anspruch 4 gibt die Ausprägung der Erfindung an, eine Kalibrierfahrt durchzuführen, um die Sensitivität für die Gefahrenbereiche anwendungsspezifisch anzupassen.
- Anspruch 5 definiert die Ausprägung der Erfindung in Bezug auf Abwinkelungsbewegung der Glieder zueinander. Diese Bewegung ist zu beachten, weil man zum Beispiel eine Quetschgefahr zwischen den Gliedern erkennen kann, die besteht, wenn sich ein sehr spitzer Winkel zwischen den beiden Gliedern ergibt.
- Die Ansprüche 6-10 beschreiben die Ausprägung der Erfindung in Bezug auf die Vorrichtung die die beschriebene Überwachungsfunktion aufweist. Die Erfindung zielt auf Vorrichtungen ab, deren Glieder jeweils eigene Positionsantriebe und Mittel zum Überwachen der jeweiligen Position, zum Beispiel durch entsprechende Stellsensoren, aufweisen (zum Beispiel Industrieroboter).
- Eine zusätzliche Erläuterung bieten die Zeichnungen
1 und2 . - Es zeigen:
-
1 ein Blockschaltbild der Verarbeitung der Sensorinformationen. Abhängig von den Sensordaten (1 ), den Positionsdaten der Vorrichtung (2 ) und den Schwellwerten für die Gefahrenbereiche (3 ) erzeugt die Sensordatenverarbeitung (4 ) ein Signal an die Bewegungssteuerung der Vorrichtung (5 ). -
2 zeigt die überwachte Vorrichtung (1 ) mit den Gliedern (2 ) in zwei verschiedenen Stellungen. Die von den Sensoren (3 ) erzeugten Gefahrenbereiche (4 ,5 ) werden abhängig von der Position des Roboters angepaßt. Das Eindringen in den Gefahrenbereich erzeugt über die Sensordatenverarbeitung ein Signal an die Bewegungssteuerung der Vorrichtung (z. B. Stop Signal).
Claims (10)
- Steuerungsverfahren für eine Vorrichtung, die aus mindestens einem, im Raum bewegbaren und positionierbaren Glied besteht, wobei das Glied einen Sensor für das Erkennen eines Hindernisses besitzt, wobei das Verfahren auf die Bewegung des Gliedes in Abhängigkeit eines Gefahrenbereichs einwirkt, und sich der Gefahrenbereich durch einen Vergleich des von dem Sensor ermittelten Sensorwertes mit einem Schwellwert ergibt, wobei der Gefahrenbereich abhängig ist von der Position und/oder zeitlichen Positionsänderung des Gliedes.
- Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorwert von einer physikalischen Größe durch eine Sensitivität des Sensors ermittelt wird und die Sensitivität abhängig ist von der Position und/oder zeitlichen Positionsänderung des Gliedes.
- Steuerungsverfahren nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert abhängig ist von der Position und/oder zeitlichen Positionsänderung des Gliedes.
- Steuerungsverfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, eine Kalibrierfahrt des/der Gliedes/r beziehungsweise der Vorrichtung zur Bestimmung des Gefahrenbereiches.
- Steuerungsverfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mindestens zwei zueinander bewegbare Glieder aufweist, und der Gefahrenbereich abhängig ist von der Stellung der Glieder zueinander.
- Vorrichtung mit mindestens einem im Raum bewegbaren und positionierbaren Glied und einer Steuerung für die Bewegung des Gliedes, wobei das Glied mindestens einen Sensor für das Erkennen eines Hindernisses besitzt und die Steuerung ein Steuerungsverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche ausführt.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (
2 ,1 ) eine Mehrzahl von Gliedern (2 ,2 ) besitzt und die Steuerung (1 ,5 ) die Bewegung jedes Gliedes (2 ,2 ) überwacht und regelt. - Vorrichtung nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor (
2 ,3 ) ein kapazitiver Sensor vorgesehen ist. - Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gefahrenbereich in einem Speicher (
1 ,3 ), insbesondere matrixartig in Abhängigkeit des Gliedes (2 ,2 ) und der jeweiligen Position und/oder zeitlichen Positionsänderung abgelegt und für die Steuerung (1 ,4 ) zugänglich ist. - Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (
2 ,1 ) als Handhabungsgerät, insbesondere als Industrieroboter ausgebildet ist.
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