DE102010046327A1 - Method for monitoring mobile robot, involves arranging mirror before monitoring unit, and monitoring one of safety surfaces different from each other in operating mode of manipulator by monitoring device - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Manipulators, insbesondere Roboters, mit einer mobilen Basis, sowie einen mobilen Manipulator mit einer Überwachungseinrichtung, der zur Ausführung eines solchen Verfahrens eingerichtet ist.The present invention relates to a method for monitoring a manipulator, in particular a robot, with a mobile base, as well as a mobile manipulator with a monitoring device, which is set up to carry out such a method.
Mobile Manipulatoren wie beispielsweise der mobile Roboter OmniRob der Anmelderin sind häufig mit Laserscannern ausgerüstet, die eine horizontale Sicherheitsfläche überwachen. Die horizontal ausgesandten Strahlen der Laserscanner überstreichen hierzu zyklisch die horizontale Sicherheitsfläche. Wird in dieser ein Hindernis erfasst, kann eine geeignete Reaktion ausgeführt werden. So kann beispielsweise die mobile Basis des Manipulators umnavigiert oder angehalten werden, um eine Kollision zu vermeiden. Gleichermaßen ist es, insbesondere bei stehender Basis, auch möglich, einen Nothalt auszuführen, wenn ein Hindernis in der Sicherheitsfläche erfasst wird, um so eine Gefährdung von Personen zu verhindern, die sich dem Manipulator nähern, während dieser bei stehender Basis agiert.Mobile manipulators such as Applicant's OmniRob mobile robot are often equipped with laser scanners that monitor a horizontal security area. The horizontally emitted beams of the laser scanners cycle over the horizontal safety surface. If an obstacle is detected in this, a suitable reaction can be carried out. For example, the mobile base of the manipulator can be re-navigated or stopped to avoid a collision. Similarly, it is also possible, especially on a stagnant basis, to perform an emergency stop when an obstacle is detected in the safety area so as to prevent endangering persons approaching the manipulator while standing on a stationary base.
Die Überwachung einer Sicherheitsfläche, die für einen bestimmten Betriebsmodus, beispielsweise einen frei fahrenden oder stehenden mobilen Manipulator abgestimmt ist, ist in anderen Situationen, beispielsweise einem in einer eng begrenzten Umgebung agierenden Manipulator problematisch.The monitoring of a security area that is tuned for a particular operating mode, such as a free-wheeling or stationary mobile manipulator, is problematic in other situations, such as a manipulator operating in a confined environment.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Überwachung eines mobilen Manipulators zu verbessern.The object of the present invention is to improve the monitoring of a mobile manipulator.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 12 stellt einen mobilen Manipulator unter Schutz, der zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.This object is achieved by a method having the features of
Ein mobiler Manipulator im Sinne der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise wenigstens ein Werkzeug bzw. Werkzeugflansch auf, das bzw. der, insbesondere mittels eines Armes mit einem oder mehreren aktuierten Gelenken, insbesondere Drehgelenken, relativ zu einer Basis bewegbar ist, die ihrerseits in einer Umgebung, insbesondere mittels Rädern, Raupen, Luftkissen, Schienen, Portalen oder dergleichen, verfahrbar ist.A mobile manipulator in the sense of the present invention preferably has at least one tool or tool flange which, in particular by means of an arm with one or more actuated joints, in particular rotary joints, is movable relative to a base, which in turn is in an environment, in particular by means of wheels, caterpillars, air cushions, rails, portals or the like, is movable.
Eine Überwachungseinrichtung überwacht in einem ersten Betriebsmodus des Manipulators eine erste Sicherheitsfläche. Insbesondere kann die Überwachungseinrichtung ein oder mehrere berührungslose, insbesondere optische, Überwachungsmittel aufweisen, wobei vorzugsweise jedes Überwachungsmittel einen Bereich einer Sicherheitsfläche überwacht, die sich somit aus mehreren (Teil)Bereichen zusammensetzen kann. In einer bevorzugten Ausführung weist ein Überwachungsmittel einen Laserscanner auf, der eine Sicherheitsfläche überwachen kann, indem er diese beispielsweise zyklisch abfährt. Hierzu kann der Laserscanner gleichermaßen einen beweglichen, insbesondere um eine oder mehrer Achsen schwenkbaren, Laserkopf und/oder eine, vorzugsweise um eine oder mehrere Achsen verstellbare, Optik, insbesondere einen oder mehrere schwenkbare Umlenkspiegel, aufweisen. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Überwachungsmittel auch andere Mittel zur Erfassung eines Hindernisses in einer Sicherheitsfläche aufweisen, beispielsweise Lichtschranken, kapazitive oder Ultraschallsensoren, Bildauswertungen oder dergleichen.A monitoring device monitors a first safety surface in a first operating mode of the manipulator. In particular, the monitoring device can have one or more non-contact, in particular optical, monitoring means, wherein preferably each monitoring means monitors a region of a safety surface, which can thus be composed of several (partial) regions. In a preferred embodiment, a monitoring means to a laser scanner, which can monitor a security area, for example, it cyclically leaves. For this purpose, the laser scanner can likewise have a movable laser head, in particular pivotable about one or more axes, and / or optics which are preferably adjustable by one or more axes, in particular one or more pivotable deflecting mirrors. Additionally or alternatively, one or more monitoring means may also comprise other means for detecting an obstacle in a security area, for example light barriers, capacitive or ultrasonic sensors, image evaluations or the like.
Erfindungsgemäß überwacht diese Überwachungseinrichtung in einem zweiten Betriebsmodus des Manipulators eine von der ersten verschiedene zweite Sicherheitsfläche, die sich – wenigstens bereichsweise – insbesondere in ihrer Orientierung, Kontur und/oder Ausdehnung von der ersten Sicherheitsfläche unterscheiden kann. In einer bevorzugten Ausführung ist eine der Sicherheitsflächen oder ein Teilbereich dieser Sicherheitsfläche, wenigstens im Wesentlichen, horizontal orientiert, während eine andere Sicherheitsfläche oder ein Teilbereich dieser Sicherheitsfläche, wenigstens im Wesentlichen, vertikal orientiert ist.According to the invention, in a second operating mode of the manipulator, this monitoring device monitors a second safety surface which is different from the first, which can differ from the first safety surface, at least in regions, in particular in its orientation, contour and / or extent. In a preferred embodiment, one of the security areas or a portion of this security area is oriented, at least substantially, horizontally, while another security area or a portion of this security area is oriented, at least substantially, vertically.
Mit einer, wenigstens im Wesentlichen, horizontalen Sicherheitsfläche kann in gewohnter Weise bei einem frei fahrenden oder stehenden mobilen Manipulator ein Hindernis, das sich dem Manipulator nähert, erfasst und entsprechend reagiert werden. Fährt der Manipulator, kann beispielsweise um das Hindernis herumnavigiert werden. Steht der Manipulator frei in seiner Umgebung, kann ein Nothalt ausgeführt werden, um eine Gefährdung des sich nähernden Hindernisses durch den agierenden Manipulator zu vermeiden. Dabei wird deutlich, dass sich die Sicherheitsfläche vorzugsweise horizontal, etwa in Bodennähe, erstreckt, jedoch auch gegen die Horizontale geneigt und/oder gekrümmt sein kann, um beispielsweise die Aktuierung der Überwachungseinrichtung, etwa das Verschwenken eines Laserscanners, zu verbessern.With an at least substantially horizontal safety surface, an obstacle approaching the manipulator can be detected and reacted in the usual way in a free-moving or stationary mobile manipulator. If the manipulator moves, it can, for example, be navigated around the obstacle. If the manipulator is free in its environment, an emergency stop can be carried out in order to avoid any danger to the approaching obstacle by the acting manipulator. It is clear that the safety surface preferably extends horizontally, for example near the bottom, but can also be inclined and / or curved against the horizontal in order to improve, for example, the actuation of the monitoring device, such as the pivoting of a laser scanner.
Steht der Manipulator hingegen in einer begrenzten Umgebung, die in einer horizontalen Sicherheitsfläche als Hindernis erkannt würde, kann stattdessen erfindungsgemäß eine, wenigstens im Wesentlichen, vertikale Sicherheitsfläche überwacht werden, die in einer bevorzugten Ausführung den mobilen Manipulator teilweise oder vollständig umhüllt. Damit wird nur ein Durchbrechen dieses vertikalen Sicherheitsvorhangs und damit ein unmittelbares Eindringen in den Arbeitsbereich des Manipulators überwacht, während ungefährliche, insbesondere statische Hindernisse, die die Umgebung begrenzten, in der der mobile Manipulator steht, nicht erfasst werden.If, on the other hand, the manipulator is located in a limited environment which would be recognized as an obstacle in a horizontal safety surface, an at least essentially vertical safety surface can be monitored according to the invention which, in a preferred embodiment, partially or completely envelops the mobile manipulator. This will only break through this vertical safety curtain and thus a monitored direct penetration into the working area of the manipulator, while non-dangerous, especially static obstacles that limited the environment in which the mobile manipulator is located, are not detected.
Auch hier wird deutlich, dass sich diese Sicherheitsfläche vorzugsweise vertikal erstreckt, jedoch auch gegen die Vertikale geneigt und/oder gekrümmt sein kann, um beispielsweise die Aktuierung der Überwachungseinrichtung, etwa das Verschwenken eines Laserscanners, zu verbessern. Es wird auch einsichtig, dass eine vertikale Sicherheitsfläche auch bei einem frei stehenden Manipulator genutzt werden kann, wenn vorgesehen ist, dass sich der Manipulator nur innerhalb eines Arbeitsraums bewegt, der durch Überwachungsmittel der Überwachungseinrichtung begrenzt ist. Begrenzen beispielsweise zwei oder mehr Überwachungsmittel, die am Außenrand einer Grundfläche der mobilen Basis angeordnet sind und eine vertikale Sicherheitsfläche überwachen, einen Arbeitsraum, der sich vertikal oberhalb der Grundfläche erstreckt, so kann diese vertikale Sicherheitsfläche zur Sicherung des Manipulators gegen Kollisionen genutzt werden, solange sich sein Werkzeug und seine gegen die Basis beweglichen Glieder innerhalb dieses Arbeitsraumes befinden.Again, it is clear that this safety surface preferably extends vertically, but may also be inclined and / or curved against the vertical, for example, to improve the actuation of the monitoring device, such as the pivoting of a laser scanner. It will also be appreciated that a vertical safety surface can be used even with a free-standing manipulator, if it is provided that the manipulator moves only within a working space, which is limited by monitoring means of the monitoring device. For example, if two or more monitoring means, which are arranged on the outer edge of a base area of the mobile base and monitor a vertical security area, a working space that extends vertically above the base area, this vertical security area can be used to secure the manipulator against collisions as long as his tool and his movable against the base members are located within this working space.
Dementsprechend können zwei Betriebmodi, denen erfindungsgemäß unterschiedliche Sicherheitsflächen zugeordnet sind, sich insbesondere dadurch unterscheiden, dass die Basis des mobilen Manipulators in dem einen Betriebmodus in einer Umgebung verfährt und in dem anderen Betriebmodus relativ zu der Umgebung steht. Vorzugsweise überwacht die Überwachungseinrichtung in dem Betriebmodus, in dem die Basis des mobilen Manipulators in der Umgebung verfährt, eine Sicherheitsfläche, die ganz oder bereichsweise, wenigstens im Wesentlichen, horizontal orientiert ist, und in dem Betriebmodus, in dem die Basis steht, eine Sicherheitsfläche, die ganz oder bereichsweise, wenigstens im Wesentlichen, vertikal orientiert ist.Accordingly, two modes of operation, which according to the invention are assigned different security surfaces, differ in particular in that the base of the mobile manipulator moves in one operating mode in one environment and in the other operating mode relative to the environment. In the operating mode in which the base of the mobile manipulator moves in the environment, the monitoring device preferably monitors a safety surface that is wholly or partially, at least substantially, horizontally oriented, and in the operating mode in which the base is located, a safety surface, which is wholly or partially oriented, at least substantially, vertically oriented.
Zusätzlich oder alternativ können zwei Betriebmodi, denen erfindungsgemäß unterschiedliche Sicherheitsflächen zugeordnet sind, sich insbesondere dadurch unterscheiden, dass ein oder mehrere Glieder, insbesondere ein Werkzeug, des Manipulators in einem Betriebmodus innerhalb eines durch Überwachungsmittel der Überwachungseinrichtung begrenzten Arbeitsraums verbleiben, und in dem anderen Betriebmodus aus diesem Arbeitsraum austreten. Vorzugsweise überwacht die Überwachungseinrichtung in dem Betriebmodus, in dem wenigstens ein Glied, insbesondere das Werkzeug, des Manipulators aus diesem Arbeitsraum austritt, eine Sicherheitsfläche, die ganz oder bereichsweise, wenigstens im Wesentlichen, horizontal orientiert ist, und in dem anderen Betriebmodus eine Sicherheitsfläche, die ganz oder bereichsweise, wenigstens im Wesentlichen, vertikal orientiert ist.Additionally or alternatively, two modes of operation, which are assigned according to the invention different security surfaces, in particular differ in that one or more members, in particular a tool, the manipulator remain in an operating mode within a working space limited by monitoring means of the monitoring device, and in the other mode of operation exit this workspace. In the operating mode in which at least one member, in particular the tool, of the manipulator exits from this working space, the monitoring device preferably monitors a safety surface which is wholly or partially oriented, at least essentially, horizontally oriented, and in the other operating mode a safety surface which wholly or partially, at least substantially, is vertically oriented.
Zusätzlich oder alternativ können zwei Betriebmodi, denen erfindungsgemäß unterschiedliche Sicherheitsflächen zugeordnet sind, sich insbesondere dadurch unterscheiden, dass der mobile Manipulator in einem Betriebmodus frei in einer Umgebung steht oder fährt und in dem anderen Betriebmodus durch die Umgebung beschränkt ist. Vorzugsweise überwacht die Überwachungseinrichtung in dem Betriebmodus, in dem der mobile Manipulator frei in der Umgebung steht bzw. fährt, eine Sicherheitsfläche, die ganz oder bereichsweise, wenigstens im Wesentlichen, horizontal orientiert ist, und in dem anderen Betriebmodus eine Sicherheitsfläche, die ganz oder bereichsweise, wenigstens im Wesentlichen, vertikal orientiert ist. Dabei wird unter einer Beschränkung durch die Umgebung insbesondere eine Situation verstanden, in der sich ein oder mehrere, vorzugsweise stationäre, Umgebungselemente innerhalb einer vorgegebenen Mindestentfernung zu dem Manipulator, insbesondere seiner Basis, befinden. Die Mindestentfernung kann vorzugsweise durch den, insbesondere horizontalen, Aktionsradius des stehenden Manipulators vorgegeben sein.Additionally or alternatively, two modes of operation, which are assigned according to the invention different security areas, differ in particular in that the mobile manipulator is free in one operating mode in one environment or drives and is limited in the other mode of operation by the environment. Preferably, in the operating mode in which the mobile manipulator is standing or driving freely in the environment, the monitoring device monitors a security area that is wholly or partially, at least substantially, horizontally oriented, and in the other operating mode a security area that is entirely or partially , at least substantially, is vertically oriented. In this case, a restriction by the environment is understood in particular to mean a situation in which one or more, preferably stationary, environmental elements are within a predetermined minimum distance from the manipulator, in particular its base. The minimum distance may preferably be predetermined by the, in particular horizontal, action radius of the stationary manipulator.
Zusätzlich oder alternativ zu einem der vorstehend beschriebenen Wechsel zwischen vertikal und horizontal orientierten Sicherheitsflächen bzw. Sicherheitsflächenbereichen kann vorgesehen sein, dass in einem Betriebsmodus eine Sicherheitsfläche überwacht wird, die ganz oder teilweise wenigstens im Wesentlichen vertikal orientiert ist und einen Arbeitsraum, der sich vorzugsweise vertikal oberhalb einer Grundfläche der mobilen Basis erstreckt, im Wesentlichen vollständig vertikal umschließt, während in einem anderen Betriebsmodus eine Sicherheitsfläche überwacht wird, die zwar ebenfalls ganz oder teilweise wenigstens im Wesentlichen vertikal orientiert ist, den Arbeitsraum jedoch nicht vollständig vertikal umschließt, sondern eine oder mehrere Aussparungen aufweist und sich somit zusätzlich oder alternativ zu ihrer Orientierung in ihrer Kontur bzw. Ausdehnung unterscheidet. Insbesondere können zwei Betriebmodi, denen erfindungsgemäß solche unterschiedliche Sicherheitsflächen zugeordnet sind, sich dadurch unterscheiden, dass ein oder mehrere Glieder, insbesondere ein Werkzeug, des Manipulators in einem Betriebmodus innerhalb eines durch Überwachungsmittel der Überwachungseinrichtung begrenzten Arbeitsraums verbleiben, und in dem anderen Betriebmodus aus diesem Arbeitsraum austreten. Vorzugsweise überwacht die Überwachungseinrichtung dann in dem Betriebmodus, in dem wenigstens ein Glied, insbesondere das Werkzeug, des Manipulators aus diesem Arbeitsraum austritt, eine Sicherheitsfläche, die den Arbeitsraum vertikal nicht vollständig umschließt, und in dem anderen Betriebmodus eine Sicherheitsfläche, die den Arbeitsraum im Wesentlichen vollständig vertikal umschließt. Dies gestattet ein planmäßiges Austreten des Manipulatorgliedes aus dem Arbeitsraum durch eine Aussparung in der Sicherheitsfläche. Eine Aussparung kann dabei randoffen oder geschlossen sein. Sie kann insbesondere dadurch realisiert sein, dass ein Überwachungsmittel den Aussparungsbereich nicht überwacht und/oder ein Objekt innerhalb der Aussparung nicht als Verletzung der Sicherheitsfläche registriert bzw. bewertet, sondern ignoriert wird.In addition or as an alternative to one of the above-described changes between vertically and horizontally oriented safety surfaces or safety surface areas, it can be provided that in an operating mode a safety surface is monitored which is completely or partially oriented at least essentially vertically and a working space, which is preferably vertically above extends a base of the mobile base, substantially completely vertically encloses, while in another mode of operation, a security surface is monitored, which is also fully or partially oriented at least substantially vertically, but the working space is not completely vertical encloses, but has one or more recesses and thus additionally or alternatively to their orientation differs in their contour or extent. In particular, two operating modes, which according to the invention are associated with such different safety surfaces, differ in that one or more members, in particular a tool, of the manipulator remain in an operating mode within a limited by monitoring means of the monitoring device working space, and in the other operating mode from this working space escape. Preferably, the monitoring device then monitors in the operating mode in which at least one member, in particular the tool, the manipulator exits from this working space, a safety surface that does not completely surround the working space vertically, and in the other Operating mode, a safety surface that encloses the working space substantially completely vertically. This allows a scheduled escape of the manipulator member from the working space through a recess in the safety surface. A recess can be open-edge or closed. In particular, it can be realized in that a monitoring device does not monitor the cutout area and / or an object within the cutout is not registered or evaluated as a violation of the security area, but is ignored.
Die Auswahl der Sicherheitsfläche kann gleichermaßen kumulativ, alternativ, disjunktiv oder in sonstiger logischer Weise verknüpft sein. Beispielsweise kann eine Sicherheitsfläche überwacht werden, die ganz oder bereichsweise, wenigstens im Wesentlichen, vertikal orientiert ist, falls der mobile Manipulator steht und durch die Umgebung beschränkt ist. Gleichermaßen kann eine Sicherheitsfläche überwacht werden, die ganz oder bereichsweise, wenigstens im Wesentlichen, horizontal orientiert ist, falls der mobile Manipulator fährt, in einer freien Umgebung steht und/oder wenigstens ein Glieder des Manipulators aus dem durch Überwachungsmittel der Überwachungseinrichtung begrenzten Arbeitsraum austritt. Insofern können verschiedene der vorstehend erläuterten Betriebsmodi kaskadiert sein, indem innerhalb eines Betriebsmodus, etwa „stehend” oder „fahrend”, in weitere Betriebsmodi, zum Beispiel „innerhalb des Arbeitsraumes” oder „außerhalb des Arbeitsraumes” differenziert wird.The selection of the security area may equally be cumulative, alternative, disjunctive, or otherwise logically related. For example, a security area can be monitored, which is entirely or partially, at least substantially, vertically oriented, if the mobile manipulator is stationary and is restricted by the environment. Similarly, a security area can be monitored, which is wholly or partially oriented, at least substantially, horizontally, if the mobile manipulator drives, is in a free environment and / or at least one limb of the manipulator exits from the limited by monitoring means of the monitoring device working space. In this respect, various of the operating modes explained above can be cascaded by differentiating within an operating mode, such as "standing" or "driving", into further operating modes, for example "within the work space" or "outside the work space".
Allgemein kann daher vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung in einem dritten Betriebsmodus des Manipulators die erste Sicherheitsfläche, die zweite Sicherheitsfläche oder eine von der ersten und zweiten Sicherheitsfläche verschiedene dritte Sicherheitsfläche überwacht.In general, therefore, it can be provided that the monitoring device, in a third operating mode of the manipulator, monitors the first safety surface, the second safety surface or a third safety surface that is different from the first and second safety surfaces.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird wahlweise ein Umlenkmittel, insbesondere ein Spiegel, vor wenigstens einem Überwachungsmittel, insbesondere einen Laserscanner, angeordnet, um unterschiedliche Sicherheitsflächen zu überwachen. Solcherart kann in einfacher, mechanischer Weise zwischen verschiedenen Sicherheitsflächen umgeschaltet werden, indem das Umlenkmittel vor dem Überwachungsmittel angeordnet oder entfernt, insbesondere weggeschwenkt, wird. Das Umlenkmittel kann beispielsweise elektromotorisch, elektromagnetisch, hydraulisch und/oder pneumatischverstellt werden, wobei in einer bevorzugten Ausführung eine ausgezeichnete Stellung vorgesehen, ist, in die das Umlenkmittel bei Wegfall einer Energiezufuhr überführt wird bzw. verharrt. Beispielsweise kann ein Spiegel durch ein Federmittel in eine von einem Überwachungsmittel weggeschwenkte Stellung vorgespannt und aktiv, beispielsweise durch einen Stellmotor oder -magneten, in eine vor das Überwachungsmittel geschwenkte Stellung überführt werden, so dass es bei Ausfall des Stellmotors bzw. -magneten stets die weggeschwenkte Stellung einnimmt. Gleichermaßen ist es auch möglich, das Umlenkmittel selber umzuorientieren, beispielsweise einen Laserkopf und/oder eine Laseroptik eines Laserscanners entsprechend zu verstellen.According to a preferred embodiment, optionally a deflection means, in particular a mirror, is arranged in front of at least one monitoring means, in particular a laser scanner, in order to monitor different security surfaces. In this way, it is possible to switch between different security surfaces in a simple, mechanical manner by arranging the deflection means in front of the monitoring means or by removing, in particular swinging it away. The deflecting means can be adjusted, for example, by an electric motor, electromagnetically, hydraulically and / or pneumatically, wherein in a preferred embodiment an excellent position is provided, into which the deflecting means is transferred when an energy supply ceases. For example, a mirror may be biased by a spring means into a position pivoted away from a monitoring means and actively transferred, for example by a servo motor or magnet, to a position pivoted in front of the monitoring means, so that it always swings away in the event of failure of the servo motor or magnet Takes position. Equally, it is also possible to reorient the deflection means itself, for example to adjust a laser head and / or a laser optics of a laser scanner accordingly.
Bevorzugt ist ein Umlenkmittel derart gestaltet, dass die von dem Überwachungsmittel überwachte Sicherheitsfläche durch das Umlenkmittel in eine andere Sicherheitsfläche transformiert, insbesondere gefaltet wird. So kann beispielsweise ein entsprechend geformter, insbesondere dreidimensionaler Umlenkspiegel eine horizontale Sicherheitsfläche in eine vertikale Sicherheitsfläche falten, wenn er vor einem Laserscanner angeordnet wird, der horizontale Strahlen aussendet. Insbesondere kann durch ein Umlenkmittel ein Übergangsbereich, vorzugsweise eine vertikale Kante, in der vertikalen Sicherheitsfläche erzeugt werden, in der zwei vertikale Sicherheitsflächenbereiche, die einen Winkel miteinander einschließen, ineinander übergehen.Preferably, a deflection means is designed such that the monitored by the monitoring means security surface is transformed by the deflection into another security surface, in particular folded. Thus, for example, a correspondingly shaped, in particular three-dimensional deflecting mirror can fold a horizontal safety surface into a vertical safety surface if it is arranged in front of a laser scanner which emits horizontal beams. In particular, a transition region, preferably a vertical edge, can be produced in the vertical safety surface by means of a deflection means, in which two vertical safety surface regions, which enclose an angle with one another, merge into one another.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird das Überwachungsmittel entsprechend angesteuert, um bei Umlenkung durch das Umlenkmittel andere Konturen zu überwachen. Wird beispielsweise eine horizontale Sicherheitsfläche mit kreis(segment)förmigem Außenrand durch einen Umlenkspiegel in eine vertikale Sicherheitsfläche gefaltet, würde der kreis(segment)förmige Außenrand in einen komplex gekrümmten vertikalen Außenrand gefaltet. Indem das Überwachungsmittel entsprechend einer Abwicklung bzw. Rückfaltung des gewünschten, zum Beispiel im Wesentlichen linearen, vertikalen Außenrand angesteuert wird, kann ein solcher gewünschter vertikalen Außenrand erzeugt werden. Allgemein kann der Rand einer vom Überwachungsmittel überwachten Sicherheitsfläche durch Rücktransformation bzw. Abbildung des gewünschten Randes durch das Umlenkmittel auf die Sicherheitsfläche vorgegeben werden, die das Überwachungsmittel ohne vorgeschaltetes Umlenkmittel überwachen würde.In a preferred embodiment, the monitoring means is controlled accordingly to monitor other contours when deflected by the deflection. If, for example, a horizontal security surface with a circle-shaped outer edge folded by a deflecting mirror in a vertical security surface, the circular (segment) shaped outer edge would be folded into a complex curved vertical outer edge. By controlling the monitoring means in accordance with a development or refolding of the desired, for example substantially linear, vertical outer edge, such a desired vertical outer edge can be produced. In general, the edge of a security surface monitored by the monitoring means can be predetermined by retransformation or imaging of the desired edge by the deflection means onto the security surface, which would monitor the monitoring means without upstream deflection means.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist ein Betriebsmodus des Manipulators in Abhängigkeit von einem überwachten Sicherheitsfeld ausführbar. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Fahren der mobilen Basis nur möglich ist, wenn eine, wenigstens im Wesentlichen, horizontale Sicherheitsfläche in Fahrtrichtung vor der Basis durch die Überwachungseinrichtung überwacht wird. Vorzugsweise wird die Stellung eines Umlenkmittels in sicherer Technik überwacht, um sicherzustellen, dass die mobile Basis nur verfährt, wenn eine, wenigstens im Wesentlichen, horizontale Sicherheitsfläche überwacht wird.According to a preferred embodiment, an operating mode of the manipulator in dependence on a monitored security field is executable. In particular, it can be provided that driving the mobile base is only possible if an at least substantially horizontal safety surface in the direction of travel in front of the base is monitored by the monitoring device. Preferably, the position of a diverter is monitored using secure technology to ensure that the mobile base moves only when an at least substantially horizontal safety surface is being monitored.
Falls ein Objekt in einer Sicherheitsfläche erfasst wird, können, insbesondere je nach Betriebsmodus und/oder überachter Sicherheitsfläche, verschiedene Reaktionen des Manipulators ausgeführt werden. So kann beispielsweise der Manipulator um ein Hindernis navigiert werden bzw. einem Hindernis ausweichen, in eine sichere Position fahren, einen Nothalt ausführen, ein, insbesondere optisches und/oder akustisches Warnsignal ausgeben, oder dergleichen. Gleichermaßen ist es auch möglich, unabhängig von dem Betriebsmodus immer dieselbe Reaktion auszuführen, beispielsweise stets einen Nothalt. If an object is detected in a security area, various reactions of the manipulator can be carried out, in particular depending on the operating mode and / or guarded security area. Thus, for example, the manipulator can be navigated around an obstacle or avoid an obstacle, travel to a safe position, execute an emergency stop, issue a, in particular visual and / or audible warning signal, or the like. Similarly, it is also possible, regardless of the operating mode always perform the same reaction, for example, always an emergency stop.
Wie einleitend erläutert, kann eine Sicherheitsfläche sich aus mehreren Bereichen zusammensetzen, wobei vorzugsweise jeder Bereich durch ein Überwachungsmittel überwacht wird. In einer bevorzugten Ausführung werden die Überwachungsmittel und/oder Umlenkmittel in einem Betriebsmodus unterschiedlich angesteuert. So kann beispielsweise ein erstes Überwachungsmittel, vorzugsweise durch Vorschalten eines Umlenkmittels, einen vertikalen Teilbereich überwachen, während ein zweites Überwachungsmittel, vorzugsweise durch Entfernen eines Umlenkmittels, einen horizontalen Teilbereich überwacht. Die insgesamt von der Überwachungseinrichtung mit den beiden Überwachungsmitteln überwachte Sicherheitsfläche ist dann bereichsweise vertikal, bereichsweise horizontal orientiert. Durch Umschalten eines der beiden Überwachungs- bzw. Umlenkmittel kann die Sicherheitsfläche vollständig horizontal bzw. vollständig vertikal orientiert werden.As explained in the introduction, a security area may consist of several areas, wherein preferably each area is monitored by a monitoring means. In a preferred embodiment, the monitoring means and / or deflection means are controlled differently in an operating mode. For example, a first monitoring means, preferably by upstream of a deflection, monitor a vertical portion, while a second monitoring means, preferably by removing a deflection, monitors a horizontal portion. The total monitored by the monitoring device with the two monitoring means safety surface is then partially vertical, regionally oriented horizontally. By switching one of the two monitoring or deflection means, the safety surface can be oriented completely horizontally or completely vertically.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:Further advantages and features emerge from the subclaims and the exemplary embodiments. This shows, partially schematized:
Die Basis
Verfährt die mobile Basis, so befindet sich der mobile Roboter in dem in
Wenn die Basis
In dem zweiten Betriebsmodus sind Spiegel
Man erkennt in der Zusammenschau der
Der Betriebsmodus, der die zu überwachende Sicherheitsfläche bestimmt, kann beispielsweise in Form verknüpfter oder kaskadierter Abfragen ausgewählt werden. So kann beispielsweise vorrangig der erste Betriebsmodus stets dann vorliegen, wenn der Roboter fährt. Der zweite Betriebsmodus kann zum Beispiel nachrangig dann vorliegen, wenn die Basis
Umgekehrt kann die Ausführung eines Betriebsmodus, vorzugsweise in sicherer Technik, voraussetzen, dass eine entsprechende Sicherheitsfläche überwacht wird. So kann beispielsweise in sicherer Technik überwacht werden, dass die Spiegel
Dies kann in einer bevorzugten Ausführung dadurch realisiert sein, dass jeweils wenigstens ein, vorzugsweise kleiner, Bereich der Spiegel
Soll nun im ersten Betriebsmodus verfahren werden, solange ein Spiegel
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Knickarmarticulated
- 22
- mobile Basismobile base
- 33
- Laserscanner (Überwachungsmittel einer Überwachungseinrichtung)Laser scanner (monitoring means of a monitoring device)
- 44
- Spiegel (Umlenkmittel)Mirror (deflection)
- 55
- Schwenkmechanismusswivel mechanism
- A, ..., A'', B, B'A, ..., A '', B, B '
- SicherheitsflächenbereichSecurity area
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