DE102005027522B4

DE102005027522B4 - Auswertverfahren

Info

Publication number: DE102005027522B4
Application number: DE102005027522A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Heiligensetzer Peter Dr De
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2025-06-16
Also published as: DE102005027522A1

Abstract

Steuerungsverfahren für eine Vorrichtung, die aus mindestens einem, im Raum bewegbaren und positionierbaren Glied besteht, wobei das Glied einen kapazitiven Sensor für das Erkennen eines Hindernisses besitzt, wobei das Steuerungsverfahren auf die Bewegung des Gliedes in Abhängigkeit eines das Glied umgebenden Gefahrenbereichs einwirkt, wobei in einer Kalibrierfahrt ein Schwellwert für den Gefahrenbereich in Abhängigkeit der Bewegungssituation angepasst wird, sodass der Schwellwert abhängig ist von der Position des Gliedes.

Description

Auswertverfahren
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 mit dem Menschen abzusichern ( DE 101 62 412 A1 ). 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 ( US 36772 E ).
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 103 24 627 A1 beschreibt eine Arbeitsraumüberwachung für automatisiert arbeitende Maschinen. Sie beschreibt ein Verfahren zur Überwachung einer Umgebung einer automatisiert arbeitenden Maschine, bei dem eine erste zu überwachende Zone auf das Eindringen von Objekten überwacht wird und, wenn ein eindringendes Objekt erfasst wird, ein Nothalt der Maschine durchgeführt wird. Ferner wird eine Ausdehnung einer zweiten zu überwachenden Zone in Abhängigkeit der Geschwindigkeit wenigstens einer sich bewegenden Komponente der Maschine festgelegt. Auch diese zweite zu überwachende Zone wird auf das Eindringen von Objekten überwacht und, wenn ein eindringendes Objekt erfasst wird, eine Schutzreaktion durchgeführt, wodurch ein Eindringen des Objekts in die erste zu überwachende Zone vermieden wird.
Des Weiteren ist aus dem Stand der Technik die europäische Patentschrift EP 0 158 593 B1 bekannt, welche eine elektronische Warn- und Überwachungseinrichtung für Handhabungsvorrichtungen beschreibt. Hier wird eine Warn- und Überwachungsvorrichtung vorgeschlagen, die eine störungssichere Überwachung von automatischen Bearbeitungsvorrichtungen, insbesondere von Robotern beschreibt.
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 abhängig. 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.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist, dass die Sensitivität der Anordnung zum Beispiel in bodennaher Stellung angepaßt werden kann (2).
Eine Ausprägung der Erfindung ist, eine Kalibrierfahrt durchzuführen, um die Sensitivität für die Gefahrenbereiche anwendungsspezifisch anzupassen.
Eine Ausprägung der Erfindung in Bezug auf Abwinkelungsbewegung der Glieder zueinander ist diese Bewegung 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 3 bis 6 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 und 2.
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

Steuerungsverfahren für eine Vorrichtung, die aus mindestens einem, im Raum bewegbaren und positionierbaren Glied besteht, wobei das Glied einen kapazitiven Sensor für das Erkennen eines Hindernisses besitzt, wobei das Steuerungsverfahren auf die Bewegung des Gliedes in Abhängigkeit eines das Glied umgebenden Gefahrenbereichs einwirkt, wobei in einer Kalibrierfahrt ein Schwellwert für den Gefahrenbereich in Abhängigkeit der Bewegungssituation angepasst wird, sodass der Schwellwert abhängig ist von der Position des Gliedes.
Steuerungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, 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 vorhergehenden Ansprüche ausführt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, 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 mehreren der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gefahrenbereich in einem Speicher (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 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2, 1) als Handhabungsgerät, insbesondere als industrieroboter ausgebildet ist.