DE102010046327B4

DE102010046327B4 - Monitoring a mobile manipulator

Info

Publication number: DE102010046327B4
Application number: DE102010046327.2A
Authority: DE
Inventors: Tim Guhl
Original assignee: KUKA Roboter GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2010-09-23
Filing date: 2010-09-23
Publication date: 2021-10-28
Anticipated expiration: 2030-09-24
Also published as: DE102010046327A1

Abstract

Verfahren zur Überwachung eines Manipulators, insbesondere Roboters, mit einer mobilen Basis (2), wobei eine Überwachungseinrichtung (3) in einem ersten Betriebsmodus (Fig. 1) des Manipulators eine erste Sicherheitsfläche (A, B) überwacht, dadurch gekennzeichnet, dass diese Überwachungseinrichtung in einem zweiten Betriebsmodus (Fig. 2) des Manipulators eine von der ersten verschiedene zweite Sicherheitsfläche (A', B', A'') überwacht, wobei
wenigstens ein Bereich (A, B) einer Sicherheitsfläche wenigstens im Wesentlichen horizontal und wenigstens ein Bereich (A', A'', B') einer anderen Sicherheitsfläche wenigstens im Wesentlichen vertikal orientiert ist; und/oder
eine Sicherheitsfläche einen Arbeitsraum, wenigstens im Wesentlichen, vollständig vertikal umschließt und eine andere Sicherheitsfläche den Arbeitsraum nicht vollständig vertikal umschließt, sondern wenigstens eine Aussparung aufweist; und/oder
ein Betriebsmodus des Manipulators in Abhängigkeit von einem überwachten Sicherheitsfeld ausführbar ist.

Method for monitoring a manipulator, in particular a robot, with a mobile base (2), wherein a monitoring device (3) monitors a first safety area (A, B) in a first operating mode (Fig. 1) of the manipulator, characterized in that this monitoring device in a second operating mode (FIG. 2) of the manipulator monitors a second security area (A ', B', A '') different from the first, wherein
at least one area (A, B) of a safety area is oriented at least substantially horizontally and at least one area (A ', A ", B') of another safety area is oriented at least substantially vertically; and or
a safety area encloses a work space, at least substantially, completely vertically and another safety area does not completely enclose the work space vertically, but has at least one recess; and or
an operating mode of the manipulator can be executed as a function of a monitored security field.

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 the applicant's mobile robot OmniRob are often equipped with laser scanners that monitor a horizontal safety area. For this purpose, the horizontally emitted beams of the laser scanners cyclically sweep over the horizontal safety area. If an obstacle is detected in this, a suitable reaction can be carried out. For example, the mobile base of the manipulator can be navigated around or stopped to avoid a collision. Equally, especially when the base is standing, it is also possible to carry out an emergency stop if an obstacle is detected in the safety area in order to prevent endangering people who approach the manipulator while it is operating when the base is standing.

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 safety area which is coordinated for a certain operating mode, for example a free-moving or standing mobile manipulator, is problematic in other situations, for example a manipulator operating in a narrowly limited environment.

Die DE 10 2007 048 684 A1 betrifft ein Laborsystem mit einer Transporteinrichtung für Proben, wenigstens einer Behandlungseinrichtung zur Aufbereitung, Analyse und/oder Bearbeitung von Proben, wenigstens einem verfahrbaren Handhabungsgerät für das Handling der Proben im Bereich einer Behandlungseinrichtung sowie einem mit dem Handhabungsgerät mitfahrenden Überwachungssystem zur Einhaltung eines Sicherheitsabstandes. Das Überwachungssystem wird durch eine Kamera zur Erzeugung von Entfernungsbildern und/oder ein Ortungssystem mit wenigstens einem Sender und wenigstens einem Empfänger gebildet, wobei der Empfänger an der verfahrbaren Transporteinrichtung montiert und derart ausgebildet ist, dass er ein Alarmsignal erzeugt, wenn der wenigstens eine Sender einen Mindestabstand zum Empfänger unterschreitet.the DE 10 2007 048 684 A1 relates to a laboratory system with a transport device for samples, at least one treatment device for the preparation, analysis and / or processing of samples, at least one movable handling device for handling the samples in the area of a treatment device and a monitoring system that moves with the handling device to maintain a safety distance. The monitoring system is formed by a camera for generating distance images and / or a location system with at least one transmitter and at least one receiver, the receiver being mounted on the movable transport device and designed such that it generates an alarm signal when the at least one transmitter has a The distance to the receiver is below the minimum.

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 10 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 with the features of claim 1. Claim 10 provides protection for a mobile manipulator which is set up to carry out a method according to the invention. The subclaims relate to advantageous developments.

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 within the meaning 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 swivel joints, can be moved relative to a base, which in turn is in an environment, can be moved in particular by means of wheels, caterpillars, air cushions, rails, portals or the like.

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 mehrere 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 area in a first operating mode of the manipulator. In particular, the monitoring device can have one or more contactless, in particular optical, monitoring means, with each monitoring means preferably monitoring an area of a safety area which can thus be composed of several (partial) areas. In a preferred embodiment, a monitoring means has a laser scanner which can monitor a safety area by, for example, scanning it cyclically. For this purpose, the laser scanner can likewise have a movable laser head, in particular pivotable about one or more axes, and / or optics, in particular one or more pivotable deflecting mirrors, preferably adjustable about one or more axes. Additionally or alternatively, one or more monitoring means can also have other means for detecting an obstacle in a safety 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 area which is different from the first and which can differ from the first safety area - at least in some areas - in particular in its orientation, contour and / or extension. In a preferred embodiment, one of the safety areas or a partial area of this safety area is oriented at least essentially horizontally, while another safety area or a partial area of this safety area is oriented at least essentially 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 essentially, horizontal safety surface, an obstacle approaching the manipulator can be detected in the usual way with a free-moving or stationary mobile manipulator and can be responded to accordingly. If the manipulator is moving, it is possible, for example, to navigate around the obstacle. If the manipulator is free in its surroundings, an emergency stop can be made be carried out in order to avoid endangering the approaching obstacle by the manipulator. It becomes clear that the safety surface preferably extends horizontally, for example near the ground, but can also be inclined and / or curved relative to the horizontal in order, for example, to improve the actuation of the monitoring device, for example 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 in a limited environment that would be recognized as an obstacle in a horizontal safety area, an at least essentially vertical safety area can instead be monitored according to the invention, which in a preferred embodiment partially or completely envelops the mobile manipulator. This means that only a breach of this vertical safety curtain and thus direct penetration into the working area of the manipulator is monitored, while harmless, in particular static obstacles that limit 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.Here, too, it becomes clear that this safety surface preferably extends vertically, but can also be inclined and / or curved relative to the vertical in order, for example, to improve the actuation of the monitoring device, for example the pivoting of a laser scanner. It is also evident that a vertical safety surface can also be used with a free-standing manipulator if it is provided that the manipulator only moves within a working space that is delimited by the monitoring means of the monitoring device. If, for example, two or more monitoring means, which are arranged on the outer edge of a base area of the mobile base and monitor a vertical safety area, limit a work space that extends vertically above the base area, then this vertical safety area can be used to secure the manipulator against collisions as long as it is his tools and his members movable against the base 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 operating modes to which different safety areas are assigned according to the invention can differ in particular in that the base of the mobile manipulator moves in one operating mode in one environment and is relative to the environment in the other operating mode. In the operating mode in which the base of the mobile manipulator moves in the vicinity, the monitoring device preferably monitors a safety area which is entirely or in some areas, at least substantially, horizontally oriented, and in the operating mode in which the base is in a safety area, which is wholly or partially, 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 operating modes, to which different safety areas are assigned according to the invention, can differ in particular in that one or more members, in particular a tool, of the manipulator remain in one operating mode within a working space delimited by the monitoring means of the monitoring device, and off in the other operating mode exit this workspace. In the operating mode in which at least one member, in particular the tool, of the manipulator emerges from this working space, the monitoring device preferably monitors a safety area which is entirely or in some areas, at least essentially, horizontally oriented, and in the other operating mode a safety area which is entirely or in some areas, at least substantially, oriented vertically.

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 operating modes, to which different safety areas are assigned according to the invention, differ in particular in that the mobile manipulator stands or drives freely in an environment in one operating mode and is restricted by the environment in the other operating mode. In the operating mode in which the mobile manipulator stands or drives freely in the environment, the monitoring device preferably monitors a safety area that is completely or partially, at least essentially, horizontally oriented, and in the other operating mode a safety area that is entirely or partially is oriented, at least substantially, vertically. In this context, a restriction by the environment is understood to mean, in particular, a situation in which one or more, preferably stationary, environmental elements are located within a predetermined minimum distance from the manipulator, in particular its base. The minimum distance can preferably be predetermined by the, in particular horizontal, radius of action of the standing 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 areas or safety area areas, it can be provided that in an operating mode a safety area is monitored that is wholly or partially at least substantially vertically oriented and a work area that is preferably vertically above it Extends a base area of the mobile base, encloses it substantially completely vertically, while in another operating mode a safety area is monitored, which is also wholly or partially at least substantially vertical is oriented, but does not completely surround the working space vertically, but has one or more recesses and thus differs in its contour or extension in addition or as an alternative to its orientation. In particular, two operating modes, to which such different safety areas are assigned according to the invention, can differ in that one or more members, in particular a tool, of the manipulator remain in one operating mode within a working area delimited by the monitoring means of the monitoring device, and in the other operating mode from this working area step out. In the operating mode in which at least one member, in particular the tool, of the manipulator emerges from this working space, the monitoring device then preferably monitors a safety area which does not completely surround the working area vertically, and in the other operating mode a safety area which essentially defines the working area completely encloses vertically. This allows the manipulator member to exit the workspace as planned through a cutout in the safety area. A recess can be open or closed at the edge. It can in particular be implemented in that a monitoring means does not monitor the recess area and / or an object within the recess is not registered or assessed as a violation of the safety 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 Glied 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 safety area can likewise be linked cumulatively, alternatively, disjunctively or in some other logical way. For example, a safety area can be monitored which is oriented entirely or in certain areas, at least essentially, vertically if the mobile manipulator is stationary and is restricted by the environment. Likewise, a safety area can be monitored that is completely or partially, at least substantially, horizontally oriented if the mobile manipulator is moving, is in a free environment and / or at least one member of the manipulator emerges from the working space delimited by the monitoring means of the monitoring device. In this respect, various of the operating modes explained above can be cascaded by differentiating within one operating mode, for example “standing” or “driving”, into further operating modes, for example “inside 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, it can therefore be provided that the monitoring device monitors the first safety area, the second safety area or a third safety area different from the first and second safety area in a third operating mode of the manipulator.

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, a deflection means, in particular a mirror, is optionally arranged in front of at least one monitoring means, in particular a laser scanner, in order to monitor different safety areas. In this way, it is possible to switch between different safety areas in a simple, mechanical manner in that the deflection means is arranged or removed, in particular pivoted away, in front of the monitoring means. The deflecting means can be adjusted, for example, by an electric motor, electromagnetic, hydraulic and / or pneumatic, a preferred embodiment providing an excellent position into which the deflecting means is transferred or remains when there is no power supply. For example, a mirror can be biased by a spring means into a position swiveled away from a monitoring means and actively transferred, for example by a servomotor or magnet, into a position swiveled in front of the monitoring means, so that if the servomotor or magnet fails, it always swivels away Takes position. Equally, it is also possible to reorient the deflecting means itself, for example to adjust a laser head and / or 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.A deflection means is preferably designed in such a way that the safety area monitored by the monitoring means is transformed, in particular folded, into another safety area by the deflection means. 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 that emits horizontal beams. In particular, a transition area, preferably a vertical edge, can be produced in the vertical safety surface by a deflection means, in which two vertical safety surface areas which enclose an angle with one another merge.

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 development, the monitoring means is activated accordingly in order to monitor other contours when the deflection means is deflected. If, for example, a horizontal safety area with a circular (segment) -shaped outer edge is folded into a vertical safety area by a deflecting mirror, the circular (segment) -shaped outer edge would be folded into a complex curved vertical outer edge. By activating the monitoring means in accordance with a development or folding back of the desired, for example essentially linear, vertical outer edge, such a desired vertical outer edge can be generated. In general, the edge of a security area monitored by the monitoring means can be transformed back or Imaging of the desired edge can be specified by the deflecting means on the safety area, which the monitoring means would monitor without upstream deflecting 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 can be executed as a function of a monitored security field. In particular, it can be provided that driving the mobile base is only possible if an, at least essentially, horizontal safety area in the direction of travel in front of the base is monitored by the monitoring device. The position of a deflection means is preferably monitored using secure technology in order to ensure that the mobile base only moves when an, at least essentially, horizontal safety area is 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 safety area, different reactions of the manipulator can be carried out, in particular depending on the operating mode and / or the covered safety area. For example, the manipulator can navigate around an obstacle or avoid an obstacle, drive into a safe position, perform an emergency stop, output a warning signal, in particular an optical and / or acoustic warning signal, or the like. Equally, it is also possible to always carry out the same reaction regardless of the operating mode, 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 can be composed of several areas, each area preferably being monitored by a monitoring means. In a preferred embodiment, the monitoring means and / or deflecting means are activated differently in one operating mode. For example, a first monitoring means can monitor a vertical sub-area, preferably by connecting a deflecting means upstream, while a second monitoring means, preferably by removing a deflecting means, monitors a horizontal sub-area. The total security area monitored by the monitoring device with the two monitoring means is then oriented vertically in some areas and horizontally in some areas. By switching one of the two monitoring or deflection means, the safety area can be oriented completely horizontally or completely vertically.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:

1A: einen mobilen Roboter nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung von der Seite in einem ersten Betriebsmodus;
1B: den Roboter nach 1A von oben;
2A: den Roboter nach 1 in einem zweiten Betriebsmodus in 1A entsprechender Darstellung;
2B: den Roboter nach 2A von oben;
3A: den Roboter nach 1 in einem dritten Betriebsmodus in 1A entsprechender Darstellung; und
3B: den Roboter nach 3A von oben.

Further advantages and features emerge from the subclaims and the exemplary embodiments. This shows, partly schematically:

1A : a mobile robot according to an embodiment of the present invention from the side in a first operating mode;
1B : the robot after 1A from above;
2A : the robot after 1 in a second operating mode in 1A corresponding representation;
2 B : the robot after 2A from above;
3A : the robot after 1 in a third operating mode in 1A corresponding representation; and
3B : the robot after 3A from above.

1A zeigt einen mobilen Roboter nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung von der Seite in einem ersten Betriebsmodus, 1B von oben. Der mobile Roboter weist beispielhaft einen mehrachsigen Knickarm 1 auf, der auf einer mobilen Basis 2 befestigt ist, die mittels Rädern in der Umgebung verfahren kann. 1A shows a mobile robot according to an embodiment of the present invention from the side in a first operating mode, 1B from above. The mobile robot has, for example, a multi-axis articulated arm 1 on that on a mobile basis 2 is attached, which can move by means of wheels in the area.

Die Basis 2 definiert eine in 1A erkennbare rechteckige Grundfläche. An zwei einander diametral gegenüberliegenden Ecken sind in Bodennähe Überwachungsmittel in Form von Laserscannern 3 angeordnet, die die Grundfläche begrenzen. Jeder dieser beiden Laserscanner überwacht in dem in 1 dargestellten ersten Betriebsmodus eine horizontale Kreissegmentfläche A bzw. B, deren Rand durch den horizontalen Schwenk- und Erfassungsbereich der Scanner 3 vorgegeben ist. Zur Überwachung verschwenken die Laserscanner 3 ihre Strahlen horizontal, indem die Laserköpfe und/oder eine Optik entsprechend verschwenkt werden.The base 2 defines an in 1A recognizable rectangular base. Monitoring means in the form of laser scanners are located close to the floor at two diametrically opposite corners 3 arranged that limit the base area. Each of these two laser scanners monitors in the in 1 first operating mode shown is a horizontal segment of a circle A. respectively. B. whose edge is due to the horizontal swiveling and detection range of the scanner 3 is given. The laser scanners swivel for monitoring 3 their beams horizontally by pivoting the laser heads and / or optics accordingly.

Verfährt die mobile Basis, so befindet sich der mobile Roboter in dem in 1 angedeuteten ersten Betriebsmodus. Die beiden Laserscanner 3 überwachen die beiden horizontalen Sicherheitsflächenbereiche A, B, die gemeinsam die überwachte horizontale Sicherheitsfläche A ∪ B bilden. Wird in dieser Sicherheitsfläche ein nicht vorgesehenes Hindernis erkannt, erfolgt eine entsprechende Reaktion. Beispielsweise versucht der Roboter bei ausreichendem Abstand, um das Hindernis herum zu navigieren. Hierzu kann die Basis 2 gegebenenfalls auch angehalten werden oder rückwärts vom Hindernis weg fahren. Zusätzlich oder alternativ kann eine Bewegung des Knickarmes 1 relativ zur Basis 2 entsprechend beschränkt oder gesperrt werden. Reichen diese Maßnahmen nicht aus, um eine Kollision des Armes 1 bzw. der Basis 2 mit dem Hindernis zu verhindern, wird ein Nothalt ausgeführt, um den mobilen Roboter, i.e. Arm 1 und Basis 2 sicher stillzusetzen.If the mobile base moves, the mobile robot is in the in 1 indicated first operating mode. The two laser scanners 3 monitor the two horizontal safety areas A. , B. which together form the monitored horizontal safety area A. ∪ B. form. If an unintended obstacle is detected in this safety area, a corresponding reaction takes place. For example, if the distance is sufficient, the robot tries to navigate around the obstacle. The basis for this can be 2 may also be stopped or reverse away from the obstacle. Additionally or alternatively, a movement of the articulated arm 1 relative to the base 2 restricted or blocked accordingly. If these measures are insufficient to cause a collision of the arm 1 or the base 2 with the obstacle to prevent an emergency stop is carried out to the mobile robot, ie arm 1 and base 2 safely shut down.

Wenn die Basis 2 in der Umgebung frei steht, d.h. keine Umgebungsbestandteile in den Kreissegmentflächen A, B liegen, befindet sich der Roboter in einem modifizierten ersten Betriebsmodus. Wird nun in der weiterhin horizontalen Sicherheitsfläche ein nicht vorgesehenes Hindernis erkannt, resultiert dies daraus, dass sich das Hindernis auf den stehenden Roboter zu bewegt. Entsprechend ist hier nur ein eine Beschränkung oder Sperrung der Bewegung des Knickarmes 1 relativ zur Basis 2 als Reaktion vorgesehen. In einer Abwandlung kann auch hier ein Ausweichen durch ein Verfahren der mobilen Basis 2 vorgesehen sein.If the base 2 is free in the area, ie no environmental components in the circle segment surfaces A. , B. are, the robot is in a modified first operating mode. If a non-intended obstacle is now recognized in the still horizontal safety area, this results from the fact that the obstacle is on the standing robot too. Accordingly, there is only one restriction or blocking of the movement of the articulated arm 1 relative to the base 2 provided as a response. In a modification, evasion by means of a method of the mobile base can also be used here 2 be provided.

2 zeigen die mobilen Roboter in 1 entsprechender Darstellung in einem zweiten Betriebsmodus. Der Roboter befindet sich in diesem zweiten Betriebsmodus, wenn vorgesehen ist, dass seine mobile Basis 2 in der Umgebung steht und sein Knickarm 1 den Arbeitsraum, der sich vertikal oberhalb der Grundfläche erstreckt, nicht verlässt, wenn also gemäß einem Arbeitsprogramm oder, insbesondere bei einem autonomen Roboter, gemäß einer Arbeitsaufgabe vorgesehen ist, dass der Knickarm 1 nur über der Grundfläche der mobilen Basis 2 operiert. Der zweite Betriebsmodus kann auch anstelle des vorstehend mit Bezug auf 1 erläuterten modifizierten ersten Betriebsmodus gewählt werden, insbesondere, wenn der mobile Roboter nicht frei, sondern in einer engen Umgebung steht. 2 show the mobile robots in 1 corresponding representation in a second operating mode. The robot is in this second operating mode when it is intended that its mobile base 2 stands in the area and his articulated arm 1 does not leave the work space, which extends vertically above the base area, when it is provided according to a work program or, in particular in the case of an autonomous robot, according to a work task that the articulated arm 1 just above the footprint of the mobile base 2 operated on. The second operating mode can also be used instead of the one above with reference to FIG 1 explained modified first operating mode can be selected, in particular when the mobile robot is not free, but in a narrow environment.

In dem zweiten Betriebsmodus sind Spiegel 4 mittels einer Schwenkvorrichtung 5 vor die Laserscanner 3 geschwenkt. Dadurch werden die von den Laserscannern 3 horizontal ausgesandten Strahlen vertikal umgelenkt und überstreichen nun bei einer horizontalen Verschwenkung der Laserscanner 3 je zwei vertikale Teilbereiche A' bzw. B', die in einer Kante (links (oben) bzw. rechts (unten) in 2A(2B)) ineinander übergehen und so gemeinsam die Grundfläche vertikal nach oben einhüllen. Der äußere, insbesondere obere Rand dieser vertikalen Sicherheitsfläche A' ∪ B' kann dadurch vorgegeben werden, dass die Laserscanner, insbesondere ihr Schwenk- und Erfassungsbereich, entsprechend geändert wird, und/oder, dass die Spiegel 3 entsprechend geformt sind. Allgemein kann die Transformation der Sicherheitsfläche A ∪ B (vgl. 1) in A' ∪ B' (vgl. 2) zum Beispiel dadurch realisiert werden, dass zunächst die Spiegel 3 so gestaltet werden, dass sie die horizontalen Flächen A, B in vertikale Flächen A', B' mit je einer Kante falten, und anschließend die Steuerung der Laserscanner 3, insbesondere die Kontur ihres Erfassungsbereichs, entsprechend angepasst wird. Für diese Anpassung kann beispielsweise die gewünschte Kontur (im Ausführungsbeispiel der 2 im Wesentlichen lineare Grenzen) rechnerisch entsprechend der Abbildungsgesetze der Spiegel 4 auf die Horizontale abgebildet werden, und die Laserscanner 3, die als solche nur die Horizontale überwachen, derart angesteuert werden, dass sie in der Horizontalen Sicherheitsflächen mit diesen abgebildeten Grenzen überwachen.In the second operating mode there are mirrors 4th by means of a swivel device 5 in front of the laser scanner 3 panned. This will remove the from the laser scanners 3 horizontally emitted beams are deflected vertically and now sweep over the laser scanner when it is pivoted horizontally 3 two vertical sections each A ' respectively. B ' in an edge (left (top) or right (bottom) in 2A (2B)) merge into one another and so together envelop the base area vertically upwards. The outer, in particular the upper edge of this vertical safety surface A ' ∪ B ' can be specified in that the laser scanner, in particular its pivoting and detection range, is changed accordingly, and / or that the mirror 3 are shaped accordingly. In general, the transformation of the safety area A. ∪ B. (see. 1 ) in A ' ∪ B ' (see. 2 ) can be realized, for example, by first installing the mirrors 3 be designed so that they cover the horizontal surfaces A. , B. in vertical surfaces A ' , B ' fold with one edge each, and then control the laser scanner 3 , in particular the contour of their detection area, is adapted accordingly. For this adaptation, for example, the desired contour (in the exemplary embodiment of 2 essentially linear limits) mathematically according to the imaging laws of the mirrors 4th be mapped on the horizontal, and the laser scanner 3 , which as such only monitor the horizontal, are controlled in such a way that they monitor safety areas with these depicted limits in the horizontal.

Man erkennt in der Zusammenschau der 1, 2 gut, dass beide Orientierungen in einem weiteren Betriebsmodus auch gemischt werden können. Ist beispielsweise vorgesehen, dass die mobile Basis sich in 1B, 2B nur diagonal nach links oben bewegen kann, wobei der Knickarm 1 sich relativ zur Basis 2 stets nur in diese Richtung - gegebenenfalls auch über die Grundfläche hinaus - ausstrecken darf, kann vorgesehen sein, dass nur der in 1, 2 rechte Spiegel 4 vor den in 1, 2 rechten Laserscanner 3 geschwenkt wird, so dass sich die in diesem Betriebsmodus überwachte Sicherheitsfläche aus dem in 1 gezeigten Bereich B und dem in 2 gezeigten Bereich A' zusammensetzt. Auf diese Weise kann der Roboter sicher in Fahrtrichtung navigieren. Gleichzeitig ist es möglich, ungefährdet nahe an der in 1B, 2B rechten unteren Ecke vorbeizugehen, ohne eine Überwachungsreaktion auszulösen, da die überwachte Sicherheitsfläche A' u B in diesem Bereich vertikal entlang der Grundfläche der mobilen Basis orientiert ist.One recognizes in the synopsis the 1 , 2 good that both orientations can also be mixed in a further operating mode. For example, it is provided that the mobile base is in 1B , 2 B can only move diagonally to the top left, with the articulated arm 1 relative to the base 2 may only ever extend in this direction - possibly also beyond the base area, it can be provided that only the in 1 , 2 right mirror 4th in front of the in 1 , 2 right laser scanner 3 is pivoted so that the safety area monitored in this operating mode is separated from the in 1 area shown B. and the in 2 area shown A ' composed. In this way, the robot can safely navigate in the direction of travel. At the same time, it is possible to get close to the in 1B , 2 B to pass the lower right corner without triggering a monitoring reaction, as the monitored safety area A ' u B. in this area is oriented vertically along the base of the mobile base.

3 zeigen die mobilen Roboter in 1,2 entsprechender Darstellung in einem dritten Betriebsmodus. Der Roboter befindet sich in diesem dritten Betriebsmodus, wenn vorgesehen ist, dass seine mobile Basis 2 in der Umgebung steht und sein Knickarm 1 den Arbeitsraum, der sich vertikal oberhalb der Grundfläche erstreckt, auf der in 3 rechten Seite verlässt, um beispielsweise Werkstücke von der Basis in der Umgebung abzulegen, Werkstücke aus der Umgebung aufzunehmen, oder auf andere Weise die Umgebung zu kontaktieren. Grundsätzlich entspricht der dritte dem zweiten Betriebsmodus, wobei jedoch die Sicherheitsfläche A'' ∪ B' derart modifiziert ist, dass sich auf der in 3 rechten Seite der Grundfläche kein vertikaler oder horizontaler Sicherheitsflächenbereich erstreckt. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechend geänderte Ansteuerung des in 3 rechten Laserscanners 3 und/oder einen entsprechend geformten Spiegel realisiert sein. Insbesondere kann die in 3 rechte Schwenkvorrichtung 5 den Spiegel 4 in zwei Stufen vor den Laserscanner 3 schwenken, wobei in einer ersten Stufe ein Bereich des Spiegels 4 vor dem Laserscanner 3 angeordnet ist, der dessen horizontalen Sicherheitsflächenbereich A in die vertikalen Sicherheitsflächenbereiche A' transformiert, während in der zweiten Stufe ein Bereich des Spiegels 4 vor dem Laserscanner 3 angeordnet ist, der dessen horizontalen Sicherheitsflächenbereich A in den vertikalen Sicherheitsflächenbereich A'' transformiert. Dies kann alternativ auch dadurch realisiert sein, dass im dritten Betriebsmodus Objekte in der in 2B rechten Flanke der Sicherheitsfläche A' nicht registriert bzw. ignoriert werden. 3 show the mobile robots in 1 , 2 corresponding representation in a third operating mode. The robot is in this third operating mode when its mobile base is provided 2 stands in the area and his articulated arm 1 the working space that extends vertically above the base on which in 3 on the right side, for example, to place workpieces from the base in the environment, to pick up workpieces from the environment, or to contact the environment in some other way. In principle, the third mode corresponds to the second operating mode, but with the safety area A '' ∪ B ' is modified in such a way that the in 3 no vertical or horizontal safety surface area extends to the right side of the base area. This can be done, for example, by appropriately changing the control of the in 3 right laser scanner 3 and / or a correspondingly shaped mirror can be realized. In particular, the in 3 right swivel device 5 the mirror 4th in two stages in front of the laser scanner 3 Pivot, with a portion of the mirror in a first stage 4th in front of the laser scanner 3 is arranged, which is the horizontal safety surface area A. in the vertical safety areas A ' transformed while in the second stage an area of the mirror 4th in front of the laser scanner 3 is arranged, which is the horizontal safety surface area A. in the vertical safety area A '' transformed. Alternatively, this can also be implemented in that, in the third operating mode, objects in the in 2 B right flank of the safety area A ' cannot be registered or ignored.

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 2 steht und der Arm 1 sich gemäß auszuführendem Arbeitsprogramm nicht über den Arbeitsraum hinausbewegt, der sich vertikal oberhalb der Grundfläche der mobilen Basis 2 erstreckt und so durch die Laserscanner 3 begrenzt ist.The operating mode that determines the safety area to be monitored can be selected, for example, in the form of linked or cascaded queries. For example, the first operating mode can always be given priority when the robot is moving. The second operating mode can, for example, be of secondary importance when the base 2 stands and the arm 1 According to the work program to be carried out, does not move beyond the work space that is vertically above the base of the mobile base 2 extends and so through the laser scanner 3 is limited.

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 4 von den Laserscannern 3 weggeschwenkt sind, diese also ungehindert eine horizontale Sicherheitsfläche überwachen, bevor ein Verfahren der mobilen Basis 2, i.e. der erste Betriebsmodus, zugelassen wird.Conversely, the execution of an operating mode, preferably using safe technology, can presuppose that a corresponding safety area is monitored. For example, the mirrors can be monitored using secure technology 4th from the laser scanners 3 are swiveled away, so they monitor a horizontal safety area unhindered before the mobile base moves 2 , ie the first operating mode, is permitted.

Dies kann in einer bevorzugten Ausführung dadurch realisiert sein, dass jeweils wenigstens ein, vorzugsweise kleiner, Bereich der Spiegel 4 nicht verspiegelt ist. Im zweiten und dritten Betriebsmodus ist dieser Bereich nicht Teil der Sicherheitsfläche, indem beispielsweise der Laserscanner 3 diesen unverspiegelten Bereich nicht überstreicht oder dieser Bereich bei der Erfassung ignoriert wird.In a preferred embodiment, this can be implemented in that at least one, preferably small, area of the mirrors in each case 4th is not mirrored. In the second and third operating mode, this area is not part of the safety area, for example by the laser scanner 3 this unmirrored area is not passed over or this area is ignored during the acquisition.

Soll nun im ersten Betriebsmodus verfahren werden, solange ein Spiegel 4 noch heruntergeklappt ist, würde im ersten Betriebsmodus auch der oben erläuterte unverspiegelte Bereich dieses Spiegels durch den Laserscanner 3 abgetastet und als (sehr nahes) Hindernis erfasst.Should now be moved in the first operating mode, as long as a mirror 4th is still folded down, in the first operating mode the non-reflective area of this mirror explained above would also be exposed by the laser scanner 3 scanned and recorded as a (very close) obstacle.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: KnickarmArticulated arm
22: mobile Basismobile base
33: Laserscanner (Überwachungsmittel einer Überwachungseinrichtung)Laser scanner (monitoring means of a monitoring device)
44th: Spiegel (Umlenkmittel)Mirror
55: SchwenkmechanismusSwivel mechanism
A,...A'', B, B'A, ... A '', B, B ': SicherheitsflächenbereichSecurity area

Claims

Method for monitoring a manipulator, in particular a robot, with a mobile base (2), wherein a monitoring device (3) is in a first operating mode ( 1 ) of the manipulator monitors a first safety area (A, B), characterized in that this monitoring device is in a second operating mode ( 2 ) of the manipulator monitors a second safety area (A ', B', A ") different from the first, wherein at least one area (A, B) of a safety area is at least substantially horizontal and at least one area (A ', A", B ') another safety surface is oriented at least substantially vertically; and / or a safety area encloses a work space, at least essentially, completely vertically and another safety area does not completely surround the work space vertically, but has at least one recess; and / or an operating mode of the manipulator can be executed as a function of a monitored security field.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that two safety areas (A, A ', A'', B, B'), which are monitored in different operating modes, differ at least in areas in their orientation, contour and / or extent.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that, preferably mechanical, electromagnetic, electromotive, hydraulic and / or pneumatic, optionally a deflection means, in particular a mirror (4), is arranged in front of at least one monitoring means, in particular a laser scanner (3) to monitor different security areas.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the monitoring device monitors the first safety area, the second safety area or a third safety area (A '∪ B) different from the first and second safety area in a third operating mode of the manipulator.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the base of the mobile manipulator moves in one operating mode in one environment and is relative to the environment in another operating mode.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a member (1), in particular a tool, of the manipulator remains in one operating mode within a working space delimited by the monitoring means of the monitoring device and exits this working space in another operating mode.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mobile manipulator stands freely in an environment in one operating mode and is restricted by the environment in another operating mode.

The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a Reaction of the manipulator is carried out if an object is detected in a safety area.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the monitoring device has at least one contactless, in particular optical, monitoring means, in particular a laser scanner (3).

Mobile manipulator, in particular a robot, with a monitoring device (3), characterized in that it is set up to carry out a method according to one of the preceding claims.