DE102013001987A1

DE102013001987A1 - Method for detecting human and moving objects working in hybrid working system used for cleaning of soiled article, determines movement of human and moving object according to spatial distribution of radio frequency identification tags

Info

Publication number: DE102013001987A1
Application number: DE201310001987
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr. Grube Gerd
Original assignee: Salvavidas GmbH
Current assignee: Salvavidas GmbH
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2014-08-07

Abstract

The method involves attaching the radio frequency identification (RFID) tags (RT) to person (P1) and/or moving object such as industrial robot (R1). A detecting device is used for detecting the spatial positions of RFID tags with respect to a reference point. An evaluation unit determines the position and movement of human and/or robot in real-time according to the spatial distribution of RFID tags. An independent claim is included for detection system for detecting humans and/or moving objects.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ortung von Menschen und/oder sich insbesondere bewegenden Gegenständen gemäß Oberbegriff der Ansprüche 1, 6 und 26 sowie ein entsprechendes Ortungssystem gemäß Oberbegriff des Anspruchs 18 und ein Ortungssystem gemäß Oberbegriff des Anspruchs 19 für den Einsatz in hybriden Arbeitssystemen mit in einem gemeinsamen räumlichen Arbeitsbereich kollaborierenden Menschen und Automatisierungsgeräten, insbesondere Robotern.The invention relates to a method for locating people and / or in particular moving objects according to the preamble of claims 1, 6 and 26 and a corresponding location system according to the preamble of claim 18 and a location system according to the preamble of claim 19 for use in hybrid work systems with in a collaborative spatial workspace collaborating humans and automation devices, especially robots.

Die Automatisierungstechnik stellt in der heutigen Zeit eine wichtige Schlüsseltechnologie für den technischen Fortschritt. Eine Teiltechnologie ist hierbei die Robotertechnik, die in den letzten Jahrzehnten einen enormen Anstieg verzeichnet. Ihr großer Vorteil ist, dass monotone und belastende Arbeiten in vielen Bereichen der Industrie durch Robotersysteme dauerhaft und sicher durchgeführt werden können. Einsatzbereiche und Funktionen sind dabei sehr vielseitig und genauestens aufeinander abgestimmt, was bedeutet, für jede Aufgabenstellung gibt es passgenaue Robotersysteme. Im technologischen Spannungsfeld zwischen dem höchst möglichen Automatisierungsgrad – in dem auch der Mensch zur Programmierung/Überwachung nicht mehr benötigt wird – und der geforderten Flexibilität bilden autonome Systeme die Basis zukünftiger Entwicklungsperspektiven. Sowohl in der industriellen Produktion als auch in ausgewählten Anwendungsbereichen der Servicerobotik sind wirtschaftliche Systeme zur „Flexiblen Automation” am Markt bereits verbreitet und etabliert. Die Grenzen für den Einsatz des Roboters liegen jedoch im technologischwirtschaftlichen Spannungsfeld zwischen Produktivität und Flexibilitätsanforderung. Obgleich die realitätsnahe Simulation und Offline-Programmierung komplexer Systeme und insbesondere auch die Entwicklung adaptiver Systeme den Einsatzbereich von intelligenter Robotertechnik deutlich in den Bereich höchster Flexibilitätsanforderungen hat führen können, finden in Anwendungsbereichen, in denen der Mensch aufgrund seiner Erfahrungen, Kenntnisse, kognitiven Fähigkeiten und seinem handwerklichen Geschick gefordert ist, Robotersysteme ihre Grenzen.Automation technology is currently an important key technology for technical progress. Part of this technology is robotics, which has seen a tremendous increase in recent decades. Their big advantage is that monotonous and stressful work in many areas of the industry can be carried out permanently and safely by robotic systems. Areas of application and functions are very versatile and precisely coordinated with each other, which means that there are tailor-made robot systems for every task. In the technological field of tension between the highest possible degree of automation - in which humans are no longer needed for programming / monitoring - and the required flexibility, autonomous systems form the basis of future development prospects. Both in industrial production and in selected areas of service robotics, economic systems for "flexible automation" are already widespread and established on the market. However, the limits for the use of the robot lie in the technological-economic tension between productivity and the requirement for flexibility. Although the realistic simulation and offline programming of complex systems and in particular the development of adaptive systems, the field of application of intelligent robot technology has clearly in the field of highest flexibility requirements can be found in applications in which people on the basis of his experience, knowledge, cognitive skills and his Handicraft skill is required, robotic systems their limits.

Aus diesem Grunde werden bei derartigen Aufgabenstellungen sogenannte „Hybride Arbeitssysteme” geschaffen, in denen der Mensch kognitive oder handwerkliche Teilaufgaben im Arbeitssystem respektive im Arbeitsprozess aktiv übernimmt.For this reason, so-called "hybrid work systems" are created in such tasks, in which the person actively accepts cognitive or manual tasks in the work system or in the work process.

Sind manuelle Tätigkeiten in automatisierte Arbeitssysteme zu integrieren, so werden die Aufgaben und Arbeitsabläufe des Menschen und die des Robotersystems aus Sicherheitsgründen meistens noch getrennt. Eine solche Trennung ist jedoch in Anwendungsbereichen, in denen ein stetiger Wechsel von manuellen und automatischen Tätigkeiten verlangt wird oder ein stetiger Wechsel von zu bearbeiteten Objekten vorkommt, nicht sinnvoll. Der Mensch wendet zum Beispiel für Schweißbearbeitungen seine Fähigkeiten, Kenntnisse und sein handwerkliches Geschick in einem, zum Teil sehr komplexen und schwierig zu determinierenden Arbeitsprozess an, während die kooperierenden Roboter Sonderkonstruktionen, sowie komplexe und schwere Teile in räumlich zusammengefügten Positionen gemäß eines zuvor programmierten Bewegungsprogramms lagerichtig und kontinuierlich bewegend dem schweißenden Mitarbeiter präsentieren können. Das optische Sicherheitssystem überwacht die Arbeitsräume der Roboter und die des Menschen, vergleicht die jeweiligen Soll-Ist-Arbeitsräume und entscheidet über sicherheitsrelevante Maßnahmen, welche das Robotersystem und/oder der Mensch treffen.If manual activities are to be integrated into automated work systems, the tasks and work processes of humans and those of the robot system are usually still separated for safety reasons. However, such a separation does not make sense in application areas in which a constant change of manual and automatic activities is required or a constant change of objects to be processed occurs. For example, for welding work, people apply their skills, knowledge and craftsmanship in a sometimes very complex and difficult-to-determine work process, while the cooperating robots position special constructions as well as complex and heavy parts in spatially assembled positions according to a previously programmed movement program and continuously moving to present the welding employee. The optical safety system monitors the workspaces of the robots and those of humans, compares the respective target-actual workspaces and decides on safety-related measures that affect the robot system and / or the human being.

In Robotersystemen sind die Arbeitsbereiche des Menschen und die des Industrieroboters aus Sicherheitsgründen getrennt. Mit Blick auf immer flexibler werdende Anwendungsgebiete ist diese Trennung der Arbeitsbereiche nicht sinnvoll.In robot systems, the human and industrial robot workspaces are separated for safety reasons. In view of increasingly flexible application areas, this separation of the work areas does not make sense.

Im Rahmen der Realisierung solcher teilautonomen Roboteranwendungen konnte zudem festgestellt werden, dass der Werker vor Ort nur einen sehr eingeschränkten Einfluss auf die Bewegungsabläufe, Bewegungsbahnen und Raumpositionen der kooperierenden Roboter im Automatikbetrieb also im Online-Betrieb ausüben kann, wodurch die Flexibilitätsanforderungen der Produktionsaufgabe bei bestimmten Aufgabenstellungen eingeschränkt wird. Auch führen die am Markt einsetzbaren Sicherheitssysteme nicht zu einer uneingeschränkten Sicherheit, da die Arbeitsräume des Menschen und die des Roboters lediglich 2 bzw. 2 ½ dimensional im Raum detektiert und bewertet werden können. Darüber hinaus haben optische Systeme anwendungsorientierte Nachteile, wenn Licht- oder auch Wärmequellen stark wechseln oder die zu beachtenden Sicherheitsbereiche drohen dynamisch verdeckt und somit nicht erkannt zu werden. Aus diesem Grunde wird man derartige Systemlösungen eher in digitalen, also zuvor eindeutig beschriebenen, programmierten und simulierten Arbeitssystemen einsetzen können.As part of the realization of such semi-autonomous robot applications could also be found that the worker on-site only a very limited impact on the movements, trajectories and spatial positions of the cooperating robot in automatic mode can exercise in online mode, which the flexibility requirements of the production task for certain tasks is restricted. Also, the security systems that can be used on the market do not lead to unlimited security, because the working spaces of humans and those of the robot can only be detected and evaluated in 2 or 2 ½ dimensional spaces. In addition, optical systems have application-oriented disadvantages when light or heat sources change significantly or the security areas to be considered threaten to be dynamically hidden and therefore not recognized. For this reason, it will be possible to use such system solutions more in digital, ie previously clearly described, programmed and simulated work systems.

Eine durch den Werker im hybriden Arbeitssystem veranlasste oder durchgeführte, spontane Änderung der vom Roboter zu realisierenden Bewegungsprogramme oder Bewegungsbahnen ist im Automatikprozess schon allein aufgrund fehlender Sicherheitssysteme und aufgrund fehlender werkstattgerechter Mensch-Roboter-Schnittstellen nicht möglich. Eine flexible Überwachung oder intuitive Steuerung bzw. Online-Programmierung von Mensch-Roboter-Arbeitsplätzen in hybriden Arbeitssystemen wird so verhindert. Wenn der Roboter sein automatisch ablaufendes Programm absolviert, ist es in hybriden Arbeitssystemen somit nicht möglich, während der Bearbeitung manipulierend in den Prozess einzugreifen.A spontaneous change of the motion programs or trajectories to be implemented by the robot in the hybrid work system is not possible in the automatic process due to the lack of safety systems and the lack of workshop-compatible human-robot interfaces. A flexible monitoring or intuitive control or online programming of human-robot workstations in hybrid workstations is thus prevented. When the robot completes its automatically running program, it is in Thus, it is not possible for hybrid workstations to manipulate the process during processing.

Für die erfolgreiche Integration des Menschen in hybride Arbeitssysteme ist somit eine sichere 3D-Lokalisierung und 3D-Überwachung aller am Prozess beteiligten Funktionsträger einschließlich des Menschen und seiner Extremitäten zwingend erforderlich. Für die dynamische Interaktion des Menschen im laufenden Automatikbetrieb wie etwa die Änderung der Bewegungsbahnen oder Bewegungs-, Bearbeitungsroutinen, sind zusätzliche, werkstattgerechte Mensch-Roboter-Schnittstellen erforderlich, die eine intuitive und ergonomisch anpasste Interaktion des individuellen Werkers mit Rückkopplungsmechanismen zulassen.For the successful integration of humans in hybrid work systems, a secure 3D localization and 3D monitoring of all involved in the process function, including the human and his extremities is thus imperative. For man's dynamic interaction in ongoing automatic operation, such as changing the trajectories or motion, editing routines, additional, human-robot interfaces are required that allow for an intuitive and ergonomically-adjusted interaction of the individual worker with feedback mechanisms.

Heutige Sicherheitssysteme in der Robotertechnik lassen sich grundsätzlich in Systeme mit unmittelbarerer, mittelbarer und hinweisender Sicherheit unterteilen.Today's safety systems in robot technology can basically be subdivided into systems with more immediate, indirect and indicative safety.

Im vollautomatisierten System ist unmittelbare Sicherheit zu gewährleisten, während die mittelbare und hinweisende Sicherheitstechnik die unmittelbare Sicherheitstechnik zusätzlich flankiert.Immediate safety must be ensured in the fully automated system, while the indirect and indicative safety technology additionally flanks the direct safety technology.

In hybriden Arbeitssystemen, in denen der Mensch in für ihn gefährdende automatisierte Abläufen direkt und unmittelbar integriert ist, ist sicherzustellen, dass sich die dynamisch wechselnden Gefährdungspotenziale für den Menschen in ihren Arbeits- und Wirkräumen mit technischen Einrichtungen, Geräten, Instrumenten und Werkzeugen zu keinem Zeitpunkt überschneiden. Im Falle einer Überschneidung dieser Arbeitsräume ist die Anlagentechnik gemäß des anerkannten Standes der Technik unmittelbar, also bezüglich einer potenziellen Gefährdung des Menschen abzusichern. Nach anerkannten Methoden zur Dimensionierung der erforderlichen Sicherheitsabstände in 3-dimensionalen Arbeitsräumen ist insbesondere auch die Dynamik des Menschen beim „plötzlichen” Eintritt in Räume mit Gefährdungspotenzialen einzubeziehen, was einen erhöhten Planungs- und Absicherungsaufwand der Arbeitsräume bedingt.In hybrid work systems in which humans are directly and directly integrated in automated processes which endanger them, it must be ensured that the dynamically changing potential hazards to humans in their workspaces and workspaces with technical equipment, devices, instruments and tools are never established overlap. In the event of an overlap of these workspaces, the system technology according to the recognized state of the art is to be secured directly, ie with regard to a potential hazard to humans. In accordance with recognized methods for dimensioning the required safety distances in 3-dimensional work spaces, the dynamics of humans in particular must be included in the "sudden" entry into areas with potential hazards, which requires an increased planning and hedging effort of the work spaces.

In automatisierten Systemen, in denen der Mensch unmittelbar in den Arbeitsbereich mit Gefährdungspotenzial ganz oder teilweise über seine Extremitäten einwirkt, werden zum Teil bereits optische oder kapazitive Sensoren oder auch Ultraschallsensoren eingesetzt, welche nach anerkanntem Stand der Technik mit der Sicherheitssteuerung der Anlagentechnik eindeutig, einfach und sicher verknüpft sind.In automated systems, in which the person directly or fully in the work area with potential hazards acts on his extremities, some already optical or capacitive sensors or ultrasonic sensors are used, which according to recognized state of the art with the safety control of equipment clearly, simply and are securely linked.

Die heutige Sicherheitstechnik erlaubt den Einsatz obiger oder vergleichbarer Systeme in den Mensch-Maschine überschneidenden Arbeitsbereichen, in denen eine eindeutige, einfache und sichere Erfassung des Gefahrenpotenziales gegeben ist. Eine räumliche sowie in Echtzeit arbeitende dreidimensionale Digitalisierung und somit eine sichere Erfassung sämtlicher im hybriden Arbeitssystem beteiligten Komponenten in Relation zum kollaborierenden Menschen ist bis dato nicht bekannt.Today's safety technology allows the use of above or comparable systems in the man-machine overlapping workspaces, in which a clear, simple and secure detection of the risk potential is given. A spatial and real-time working three-dimensional digitization and thus a secure capture of all involved in the hybrid work system components in relation to the collaborating people is not yet known.

Hinsichtlich der Gewährleistung der Sicherheit eines in ein hybrides Arbeitssystem integrierten Menschen haben auch die Mensch-Maschine-Schnittstellen in der Robotertechnik große Bedeutung.In terms of ensuring the safety of a person integrated into a hybrid work system, the man-machine interfaces in robotics are also of great importance.

Ein Mensch-Maschine-System besteht in der Regel aus den drei Komponenten bestehend aus Bediener mit Eingabemöglichkeit, Maschine (Roboter) mit Sensorik und der bedarfsgerechten Kommunikation zwischen Mensch und Maschine. Für die unterschiedlichsten Anwendungen aus der industriellen Robotik, der Medizintechnik und der Servicerobotik sind Systeme durch Steuerung per Joystick, 6D-Maus oder durch Beschleunigungssensoren oder auch zum Teaching durch Führen des Roboterarms bekannt.As a rule, a man-machine system consists of the three components consisting of operators with input options, machines (robots) with sensors, and the need-based communication between man and machine. For a wide variety of applications in industrial robotics, medical technology and service robotics, systems are known by control via joystick, 6D mouse or by acceleration sensors or to teach by guiding the robot arm.

Derzeit sind die verwendeten Steuerungen in der Regel genau auf den zu steuernden Roboter zugeschnitten, was eine Nutzung mit anderen Robotersystemen verhindert. Es existiert somit keine einheitliche Schnittstelle für die Steuerung der Endgeräte. Eine weitere Schwäche ist die fehlende Flexibilität der Systeme, verschiedene Eingabegeräte für die Steuerung des Roboters zur Verfügung zu stellen. Der Benutzer muss sich an das entsprechende Gerät anpassen, wodurch das Einbringen persönlicher Erfahrungen mit bereits existierenden Steuerungen nicht möglich ist.Currently, the controls used are usually tailored exactly to the robot to be controlled, which prevents use with other robot systems. Thus, there is no uniform interface for the control of the terminals. Another weakness is the lack of flexibility of the systems to provide various input devices for the control of the robot. The user must adapt to the corresponding device, which makes it impossible to bring in personal experience with existing controls.

Der besondere Vorteil einer interaktiven Steuerung von Robotern ist die Fähigkeit des Menschen, sich auf wechselnde und vollkommen neue, komplexe Aufgaben einstellen zu können. Eine Fähigkeit, zu der Roboter im Allgemeinen nur bedingt in der Lage sind. Sie bieten dafür jedoch den Vorteil, dass sie je nach Auslegung und Bauart, zumeist präziser, robuster und leistungsstärker als der Mensch sind. Des weiteren ermüden Roboter im Gegensatz zum Menschen nicht, was mit einer der Gründe für Prozesssicherheit ist. Diese Funktionen lassen sich jedoch vor allem im automatischen Betrieb der Roboter abrufen und gehen bei derzeitigen interaktiven Steuerungssystemen durch den Menschen verloren. Durch die fehlende Verbindung der Mensch-Roboter-Schnittstelle zum vollautomatisch arbeitenden, autonomen Robotersystem wird das Potenzial des Robotersystems somit nicht vollständig abgerufen.The particular advantage of interactively controlling robots is the ability of people to adapt to changing and completely new, complex tasks. An ability that robots are generally only partially capable of. However, they offer the advantage that, depending on the design and construction, they are usually more precise, more robust and more powerful than the human being. Furthermore, unlike humans, robots do not tire what is one of the reasons for process security. However, these functions can be called up especially in the automatic operation of the robots and are lost in the current interactive control systems by humans. Due to the lack of connection between the human-robot interface and the fully automatic, autonomous robot system, the potential of the robot system is not completely retrieved.

Von großer Bedeutung für die Sicherheit des Menschen in derartigen hybriden Arbeitssysteme sind ebenfalls die Systeme zur Bewegungserfassung von Mensch und Roboter. Of great importance for the safety of man in such hybrid work systems are also the systems for human and robot motion detection.

Für eine Positions- und Bewegungserfassung des Menschen sind vorzugsweise optische, elektromagnetische oder elektromechanische Systeme bekannt. Derartige Systeme bieten aber je nach Einsatzort, Aufgabenstellung und Arbeitssystem keine auf jeden Fall sicheren Lösungen, so dass deren praktischer Einsatz oft mit erheblichen Einschränkungen für die Flexibilität des hybriden Arbeitssystems verbunden ist.For a position and movement detection of humans preferably optical, electromagnetic or electro-mechanical systems are known. However, depending on the location, task and work system, such systems do not always provide secure solutions, so their practical use is often associated with considerable restrictions on the flexibility of the hybrid work system.

Vergleichsweise neu ist, sog. RFID-Systeme nicht nur wie seit langem bekannt zur Identifikation, sondern auch zur Positionsbestimmung zu verwenden. Hierzu wurde eine neuartige Trackingtechnologie unter Verwendung von passiven RFID Tags entwickelt, bei der eine Positionsbestimmung im Millimeterbereich möglich ist. Die Technik arbeitet im Frequenzbereich zwischen 865–868 MHz und bestimmt die Position von RFID Tags durch den Vergleich von Phasendifferenzen zwischen den von unterschiedlichen Antennen empfangenen Signalen. Zentrales Element der Abstandbestimmung ist die Messung von Phasendifferenzen, auch als „angle of arrival”-Methode bezeichnet. Ein Reader aktiviert den zu lokalisierenden Tag, der wiederum ein Antwortsignal aussendet, welches von mehreren Antennen empfangen wird.Comparatively new, so-called RFID systems not only for a long time known for identification, but also to use for determining position. For this purpose, a novel tracking technology using passive RFID tags was developed, in which a position determination in the millimeter range is possible. The technique operates in the frequency range 865-868 MHz and determines the position of RFID tags by comparing phase differences between the signals received from different antennas. The central element of the distance determination is the measurement of phase differences, also referred to as "angle of arrival" method. A reader activates the tag to be located, which in turn emits a response signal received from multiple antennas.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und ein Ortungssystem zur Ortung von Menschen und/oder sich insbesondere bewegenden Gegenständen bereitzustellen, mit dem sich eine Verbesserung der Beschreibung von Positionen und Bewegungen des Menschen und/oder der Gegenstände herbeiführen und technisch nutzen lässt.It is therefore an object of the present invention to provide a method and a location system for locating people and / or, in particular, moving objects, with which an improvement in the description of positions and movements of the person and / or the objects can be brought about and used technically.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution of the object of the invention results from the characterizing features of claim 1 in conjunction with the features of the preamble. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich hinsichtlich des Verfahrens aus den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 6 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des zugehörigen Oberbegriffes und hinsichtlich des Ortungssystems aus den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 18 und 19 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des zugehörigen Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution of the object of the invention results in terms of the method of the characterizing features of claims 1 and 6 in conjunction with the features of the associated preamble and in terms of the positioning system from the characterizing features of claims 18 and 19 in cooperation with the features of the associated preamble. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung hinsichtlich des Verfahrens zur Ortung von Menschen und/oder sich insbesondere bewegenden Gegenständen gibt an, dass eine Anzahl mittels RFID-Technik hinsichtlich ihrer Positionierung ortenbarer RFID-Tags an einem Menschen und/oder an einem sich bewegenden Gegenstand verteilt angeordnet werden, mindestens eine Ortungseinrichtung die verteilt angeordneten RFID-Tags gleichzeitig oder kurz nacheinander in ihrer räumlichen Lage zu einem Bezugspunkt ortet und eine Auswertungseinrichtung daraus in Echtzeit eine entsprechend der räumlichen Verteilung der RFID-Tags zumindest bereichsweise gestalterfassende Darstellung des Menschen und/oder des Gegenstandes und ihrer Bewegungen ermittelt. Hierbei verwendet das erfindungsgemäße Verfahren eine neuartige Tracking-Technologie, die mittels einer gleichzeitigen oder unmittelbar schnell aufeinander folgenden räumlichen Ortung einer Anzahl von RFID-Tags nicht nur die Anwesenheit der RFID-Tags ermittelt, sondern auch deren räumliche Position im Erfassungsraum. Die Verwendung dieser RFID-Ortungstechnik bietet einzigartige Vorteile, da sie sehr kostengünstige winzige kabellose Sensoren, die RFID-Tags verwendet, die sich z. B. einfach in die Arbeitskleidung des Menschen oder an Gegenständen integrieren lassen. Zudem brauchen die RFID-Tags zu ihrem Betrieb keinen Strom, sondern werden über entsprechende Sendeimpulse einer entsprechenden Ortungseinrichtung mit dem für ihren Betrieb jeweils notwendigen Strom versorgt. Zudem arbeitet das erfindungsgemäße Ortungsverfahren anders als z. B. optische Verfahren verdeckungsfrei und störungsunempfindlich, was insbesondere für industrielle Anwendungsbereiche in geometrisch komplex aufgebauten oder sich ständig verändernden räumlichen Umgebungen von großer Bedeutung hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Ortung ist. Auch kann jedem RFID-Tag eine entsprechend eineindeutige Kennung zugewiesen werden, wodurch z. B. die an einem Menschen oder Gegenstand angeordneten RFID-Tags eindeutig diesem Menschen oder Gegenstand oder auch Teilen des Menschen wie z. B. einzelnen Fingern einer Hand oder dgl. zugeordnet werden können. Hierdurch ist auch bei geringem räumlichen Abstand zwischen Mensch und Gegenstand immer klar, zu wem oder wohin die ermittelte Position des jeweiligen RFID-Tags gehört.The invention with regard to the method for locating people and / or in particular moving objects indicates that a number of RFID tags are arranged so as to be distributed to a human and / or a moving object, at least one Locating device identifies the distributed RFID tags simultaneously or in quick succession in their spatial position to a reference point, and an evaluation device determines therefrom in real time a representation of the human and / or the object and its movements that complies with the spatial distribution of the RFID tags at least regionally. In this case, the inventive method uses a novel tracking technology that detects not only the presence of the RFID tags by means of a simultaneous or immediately fast sequential spatial location of a number of RFID tags, but also their spatial position in the detection space. The use of this RFID location technology offers unique advantages, as it uses very inexpensive tiny wireless sensors that use RFID tags, such as those found in the USA. B. can be easily integrated into the work clothes of people or objects. In addition, the RFID tags do not need any power for their operation, but are supplied via corresponding transmission pulses of a corresponding locating device with the current necessary for their operation. In addition, the locating method according to the invention works differently than z. B. optical processes concealment and interference insensitive, which is particularly important for industrial applications in geometrically complex or ever-changing spatial environments of great importance in terms of reliability of the location. Also, each RFID tag can be assigned a corresponding unambiguous identifier, whereby z. B. arranged on a person or object RFID tags clearly this person or object or even parts of humans such. B. individual fingers of a hand or the like. Can be assigned. As a result, it is always clear to whom or where the determined position of the respective RFID tag belongs, even with a small spatial distance between human and object.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht aber über die reine Ortung der RFID-Tags zu deren Positionsbestimmung insofern hinaus, dass die für jedes RFID-Tag aus der Anzahl der verteilt auf dem Menschen oder dem Gegenstand angeordneten RFID-Tags die ermittelte Position zu einer Information, anschaulich gesprochen einem Abbild der Oberfläche des Menschen bzw. des Gegenstandes weiter verarbeitet wird, die eine zumindest bereichsweise gestalterfassende Darstellung des Menschen und/oder des Gegenstandes und ihrer Bewegungen erlaubt. Anschaulich gesprochen werden die durch Ortung gewonnenen Positionsdaten jedes RFID-Tags, die ja bestimmten Oberflächenpunkten auf der Oberfläche des Menschen und/oder des Gegenstandes entsprechen, in Form einer Art Punktewolke zusammen geführt, wobei über die Kennung jedes einzelnen RFID-Tags immer eindeutig identifizierbar ist, zu wem die Positionsdaten jedes einzelnen RFID-Tags jeweils gehören. Diese Punktewolke, deren Dichte abhängig von der Anzahl und der Verteilung der jeweils auf dem Menschen oder dem Gegenstand angeordneten RFID-Tags lokal dichter oder weniger dicht ausfallen kann, kann nun als eine Art räumliche Repräsentation des Menschen und/oder des Gegenstandes genutzt werden. Hierbei kann durch die in Echtzeit erfolgende Erfassung von Veränderungen der jeweiligen Punktewolke nicht nur die statische Oberflächenrepräsentation z. B. des Menschen abgebildet, sondern auch dessen Bewegungen erfasst werden. Werden z. B. an einem Menschen im Bereich der Extremitäten wie der Arme, der Beine oder auch des Kopfes jeweils eine Anzahl von RFID-Tags relativ dicht zueinander angebracht, so können selbst kleine Bewegungen der Extremitäten genau erfasst und ausgewertet werden. Denkbar ist auch eine Erfassung der Feinmotorik etwa der Hand, mit der z. B. Handhabungsbewegungen wie z. B. beim Montieren von Bauteilen erfasst werden können. Die Art der Verteilung und die Anzahl der RFID-Tags kann dabei je nach Einsatzbereich und Genauigkeitsanforderungen in weiten Grenzen angepasst werden.However, the method according to the invention goes beyond the mere locating of the RFID tags to their position determination insofar that the RFID tags arranged for each RFID tag from the number of RFID tags distributed on the human or object are illustratively the determined position for information an image of the surface of the person or the object is further processed, which allows an at least partially design comprehensive representation of the person and / or the object and their movements. Illustratively speaking, the position data obtained by locating each RFID tag, which indeed correspond to certain surface points on the surface of the human and / or the object, in the form of a kind of point cloud combined, with the identifier of each RFID tag is always clearly identifiable to whom the position data of each RFID tag belongs. This cloud of points, whose density may be locally denser or less dense depending on the number and the distribution of each arranged on the human or the object RFID tags can now be used as a kind of spatial representation of humans and / or the object. In this case, not only the static surface representation z. By the real-time capture of changes in the respective point cloud. B. of the human, but also its movements are detected. Are z. B. attached to a human in the extremities such as the arms, the legs or the head each have a number of RFID tags relatively close together, so even small movements of the extremities can be accurately detected and evaluated. It is also conceivable detection of fine motor skills as the hand, with the z. B. handling movements such. B. can be detected when mounting components. Depending on the area of application and accuracy requirements, the type of distribution and the number of RFID tags can be adjusted within wide limits.

Diese Erfassung der Positionen der RFID-Tags mittels der Ortung der RFID-Tags und die anschließende Auswertung bietet nun eine Vielzahl von praktischen Anwendungs- und Auswertungsmöglichkeiten, die im Folgenden noch näher angegeben werden und mit herkömmlichen Trackingsystemen nicht oder nicht zuverlässig oder wirtschaftlich genug umsetzbar sind.This detection of the positions of the RFID tags by means of the location of the RFID tags and the subsequent evaluation now offers a variety of practical application and evaluation options, which are specified in more detail below and are not or not reliably or economically enough feasible with conventional tracking systems ,

In einer ersten Ausgestaltung ist es dabei denkbar, dass die RFID-Tags derart auf oder an dem Körper des Menschen oder dem Gegenstand verteilt angeordnet werden, dass die räumliche Ortung der verteilt angeordneten RFID-Tags eine zumindest bereichsweise hinreichend genaue gestalterfassende Darstellung der Umrisse oder markanter Punkte des Menschen und/oder des Gegenstandes erlaubt. So können eher wenig bewegte Oberflächenpunkte eines Menschen oder eines Gegenstandes mit nur wenigen RFID-Tags versehen werden, wohingegen etwa im Bereich der Extremitäten eine höhere Anzahl von RFID-Tags bzw. eine höhere Dichte der Anordnung der RFID-Tags vorgesehen wird. Damit kann gerade an Oberflächenbereichen z. B. des Menschen, an denen besonders wichtige Bewegungen oder auch Relativbewegungen zu anderen Körperteilen zu erwarten sind, eine genauere Erfassung der Bewegungen dieser Oberflächenbereiche erfolgen.In a first embodiment, it is conceivable that the RFID tags are arranged distributed on or on the body of the person or the object such that the spatial location of the distributed RFID tags at least partially sufficiently accurate design comprehensive representation of the outlines or more prominent Points of the person and / or the object allowed. So rather little moving surface points of a person or an object can be provided with only a few RFID tags, whereas approximately in the area of the extremities a higher number of RFID tags or a higher density of the arrangement of the RFID tags is provided. This can be just on surface areas z. As the person to whom particularly important movements or relative movements to other parts of the body are to be expected, a more accurate detection of the movements of these surface areas done.

Von besonderem Vorteil ist es, dass die gestalterfassende Darstellung des Menschen und/oder des Gegenstandes mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Genauigkeit im Bereich von 1 mm und weniger hinsichtlich der Position jedes RFID-Tags erfolgt, so dass auch kleinere Bewegungen genau erfasst werden können und die Auflösung der einzelnen Bewegungen z. B. der Körperteile eines Menschen hoch genug ist, um auch Detailerfassungen zu erlauben.It is particularly advantageous that the design comprehensible representation of the human and / or the object is carried out with the inventive method with an accuracy in the range of 1 mm and less in the position of each RFID tag, so that even smaller movements can be detected accurately and the resolution of the individual movements z. B. the body parts of a person is high enough to allow detailing.

Von besonderer Bedeutung ist es dabei, dass das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von einer späteren Verwertung der erfassten Daten eine räumliche Digitalisierung in Echtzeit von Bewegungen, insbesondere auch von Bewegungen einzelner Teile des Menschen und/oder des Gegenstandes erlaubt. Hiermit ist eine Vielzahl von Auswertungsmöglichkeiten und praktischen Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens denkbar, z. B. auch eine Nutzung für Motion-Capture-Systeme, die etwa für die Filmtechnik oder für wissenschaftlich-technische Anwendungen zunehmend Bedeutung erlangen.It is of particular importance in this case that the method according to the invention allows a spatial digitization in real time of movements, in particular also of movements of individual parts of the human and / or of the object, independently of a later utilization of the acquired data. Hereby, a variety of evaluation options and practical applications of the method according to the invention is conceivable, for. For example, they are also used for motion capture systems that are becoming increasingly important, for example, for film technology or for scientific and technical applications.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Ortung von Menschen und/oder sich insbesondere bewegenden Gegenständen für den Einsatz in hybriden Arbeitssystemen mit in einem gemeinsamen räumlichen Arbeitsbereich kollaborierenden Menschen und Automatisierungsgeräten, insbesondere Robotern. Hierbei werden an den Menschen und/oder den Automatisierungsgeräten und/oder weiteren Einrichtungen des Arbeitssystems eine Anzahl mittels RFID-Technik hinsichtlich ihrer Positionierung im Arbeitsraum ortenbarer RFID-Tags im Bereich der Oberfläche der Menschen und/oder der Automatisierungsgeräte und/oder der weiteren Einrichtungen des Arbeitssystems verteilt angeordnet, wobei mindestens eine Ortungseinrichtung die verteilt angeordneten RFID-Tags gleichzeitig oder kurz nacheinander in ihrer räumlichen Lage zu einem Bezugspunkt ortet und eine Auswertungseinrichtung daraus in Echtzeit eine entsprechend der räumlichen Verteilung der RFID-Tags zumindest bereichsweise gestalterfassende Darstellung des Menschen und/oder der Automatisierungsgeräte und/oder weiteren Einrichtungen des Arbeitssystems und ihrer Bewegungen ermittelt, wobei die zumindest bereichsweise gestalterfassende Darstellung des Menschen und/oder der Automatisierungsgeräte und/oder weiteren Einrichtungen des Arbeitssystems zur Sicherheit des Menschen und/oder zur Beeinflussung des Arbeitsablaufs innerhalb des hybriden Arbeitssystems genutzt wird.The invention further relates to a method for locating people and / or, in particular, moving objects for use in hybrid work systems with people collaborating in a common spatial working area and automation devices, in particular robots. Here are the people and / or the automation devices and / or other facilities of the work system, a number by means of RFID technology with regard to their positioning in the workspace locatable RFID tags in the area of the surface of the people and / or the automation devices and / or other facilities Arranged distributed work system, at least one locating the distributed RFID tags simultaneously or in quick succession in their spatial location to a reference point and an evaluation of it in real time according to the spatial distribution of the RFID tags at least partially design comprehensible representation of the people and / or the automation devices and / or other devices of the work system and their movements determined, wherein the at least partially designer comprehensive representation of the people and / or the automation devices and / or other facilities of the Arbeitssyst ems is used for human safety and / or to influence the workflow within the hybrid work system.

Durch das Applizieren entsprechender RFID-Tags z. B. in die Kleidung eines in einem solchen hybriden Arbeitssystem arbeitenden Menschen sowie auf den sicherheitsrelevanten beweglichen Komponenten des Robotersystems kann die Kollaboration des Menschen mit dem Roboter in einem dynamischen Arbeitssicherheitssystem ohne physische Barrieren ermöglicht werden. Hierzu ist sowohl für die dynamischen Sicherheitssysteme als auch für die Mensch-Roboter-Interaktion eine sichere 3D-Lokalisierung und -Überwachung aller am Prozess beteiligten Funktionsträger einschließlich des Menschen und seiner Extremitäten möglich. Es sind Genauigkeiten des Messsystems von wenigen Millimetern sowie eine verdeckungsfreie, störungsunempfindliche Erfassung erreichbar, die bisher nicht mit vertretbarem Aufwand erzielbar waren und dadurch nunmehr eine uneingeschränkte Bewegungsfreiheit des Menschen im Umfeld des Roboters erlauben. Hierdurch ist es in einer denkbaren Anwendung z. B. möglich, ein modulares hybrides Service-Roboter-Arbeitssystem zu entwickeln, in dem der Mensch seine kognitiven oder handwerklichen Fähigkeiten nutzt, um interaktiv im vollautomatisierten Prozess direkt auf die Roboterbewegungen und -Ablaufprogramme Einfluss zu nehmen. Zur Mensch-Roboter-Interaktion werden dazu individuelle und räumlich navigierbare Interaktionsinstrumente entwickelt, welche auf den Menschen und/oder die Arbeitsaufgabe individuell zugeschnitten sind. Das hybride Arbeitssystem ist somit auch in Bereichen höchster Flexibilitätsanforderungen und in der direkten Kooperation zwischen dem vollautomatisierten Roboter und dem Menschen einsetzbar.By applying appropriate RFID tags z. B. in the clothing of a person working in such a hybrid work system as well as on the security-relevant movable Components of the robot system, the collaboration of humans with the robot can be enabled in a dynamic work safety system without physical barriers. For the dynamic safety systems as well as for the human-robot-interaction a safe 3D-localization and -monitoring of all involved in the process function carriers including humans and their extremities is possible. There are accuracies of the measuring system of a few millimeters and a concealment-free, interference-insensitive detection achievable that were previously not achievable with reasonable effort and thus now allow unrestricted freedom of movement of humans in the environment of the robot. This makes it possible in a conceivable application z. For example, it is possible to develop a modular hybrid service robot work system in which the human being uses his or her cognitive or manual skills to interact directly with the robot movements and execution programs in a fully automated process. For human-robot interaction, individual and spatially navigable interaction instruments are developed, which are individually tailored to the individual and / or the work task. The hybrid workstation can therefore also be used in areas of the highest flexibility requirements and in direct cooperation between the fully automated robot and the human being.

Von Wichtigkeit ist es hierbei, dass die gestalterfassende Darstellung des Menschen und/oder des Automatisierungsgerätes und/oder weiteren Einrichtungen des Arbeitssystems in einem gemeinsamen, dem Arbeitssystem zugeordneten Koordinatensystem erfolgt. Hierdurch können alle erfassten Positionen sowie die Bewegungsdaten des Automatisierungsgerätes und/oder weiteren Einrichtungen des Arbeitssystems unmittelbar miteinander verrechnet werden.Of importance in this case is that the design-comprehensive representation of the human and / or the automation device and / or other facilities of the work system in a common, the work system associated coordinate system takes place. As a result, all detected positions and the movement data of the automation device and / or other facilities of the work system can be charged directly to each other.

Indem die gestalterfassende Darstellung des Menschen und/oder des Automatisierungsgerätes und/oder weiteren Einrichtungen des Arbeitssystems mit einer Genauigkeit im Bereich von 1 mm und weniger hinsichtlich der Position jedes RFID-Tags erfolgt, können neben den grobmotorischen Bewegungen z. B. des Menschen und/oder des Automatisierungsgerätes auch feinere Tätigkeiten wie z. B. Bewegungen der Hände oder Finger des Menschen sicher und genau genug erfasst werden, um diese z. B. für Steuerungszwecke zu benutzen oder zur Auslösung von Aktionen des Automatisierungsgerätes heran zu ziehen.By the design comprehensible representation of the human and / or the automation device and / or other facilities of the work system with an accuracy in the range of 1 mm and less with respect to the position of each RFID tag, in addition to the gross motor movements z. B. of humans and / or the automation device also finer activities such. B. movements of the hands or fingers of the people safely and accurately enough are detected to this z. B. for control purposes to use or to trigger actions of the automation device zoom.

Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von einer späteren Verwertung der erfassten Daten eine räumliche Digitalisierung in Echtzeit von Bewegungen, insbesondere auch von Bewegungen einzelner Teile des Menschen und/oder des Gegenstandes ermöglichen. Hiermit ist eine Vielzahl von Auswertungsmöglichkeiten und praktischen Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens im industriellen Umfeld denkbar, in dem das Zusammenwirken einzelner Teile des Menschen und/oder der Automatisierungsgeräte und/oder weiteren Einrichtungen des Arbeitssystems nach verschiedenen Kriterien jeweils wieder neu angepasst und optimiert werden muss. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt hierfür auf eine technisch wenig aufwändige und intuitiv durch den Menschen anwendbare Art und Weise die Daten zur Verfügung, die dann mit unterschiedlichen Verfahren und Optimierungsstrategien weiter verarbeitet werden können.In particular, the method according to the invention, independently of a later utilization of the acquired data, can enable a spatial digitization in real time of movements, in particular also of movements of individual parts of the person and / or the object. This is a variety of evaluation options and practical applications of the method according to the invention in an industrial environment conceivable in which the interaction of individual parts of the people and / or the automation devices and / or other facilities of the work system must be re-adjusted and optimized according to different criteria each again. For this purpose, the method according to the invention provides the data in a manner which is technically less complicated and can be used intuitively by humans, and which data can then be further processed using different methods and optimization strategies.

So ist es in einer ersten Anwendung z. B. denkbar, die in Echtzeit ermittelte räumliche Bewegung des Menschen über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle für Master/Slave-Systeme zur Programmierung/Steuerung von Bewegungsabläufen der Automatisierungsgeräte und/oder der weiteren Einrichtungen des Arbeitssystems zu nutzen. Die Erfassung der Oberfläche des Menschen und seiner Bewegungen kann ähnlich wie bei der herkömmlichen Steuerung und Programmierung von Manipulatoren oder etwa die Steuerung von maschinellen Bewegungen mittels Datenhandschuh dazu genutzt werden, die Programmierung und/oder die Steuerung von Bewegungsabläufen der Automatisierungsgeräte quasi vorzumachen und damit eine intuitive Programmierung und/oder Steuerung der Automatisierungsgeräte zu erlauben. Hierzu kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung anhand der durch die Ortung der RFID-Tags ermittelten Bewegungen des Menschen synchron oder zeitversetzt Bewegungen/Aktionen des Automatisierungsgerätes, insbesondere des Roboters und/oder der weiteren Einrichtungen des Arbeitssystems gesteuert werden. So können neben Bewegungen des Automatisierungsgerätes, die der in seiner Oberfläche/Gestalt wie vorstehend beschrieben mittels der Ortung der RFID-Tags erfasste Mensch dem Automatisierungsgerät quasi vormacht, auch sonstige Operationen wie etwa Greifbewegungen oder dgl. dem Automatisierungsgerät dadurch vorgemacht werden, dass an den Fingern des Menschen ebenfalls RFID-Tags angeordnet und deren Bewegungen erfasst werden. Diese erfassten groberen oder feinen Bewegungen des Menschen dienen dann entweder zur direkten Steuerung oder zur Weiterverwendung der durch den Menschen vorgemachten Daten für die Programmierung späterer automatisch ablaufender Bewegungen des Automatisierungsgerätes.So it is in a first application z. B. conceivable to use the determined in real time spatial movement of humans via a man-machine interface for master / slave systems for programming / control of movement sequences of the automation equipment and / or the other facilities of the work system. The detection of the surface of the human and its movements can be similar to the conventional control and programming of manipulators or about the control of mechanical movements using data glove used to pretend the programming and / or control of movements of the automation devices so to speak, and thus an intuitive To allow programming and / or control of automation devices. For this purpose, in an advantageous embodiment, movements or actions of the automation device, in particular of the robot and / or of the further devices of the work system, can be controlled synchronously or with a time delay, synchronously or with a delay, using the movements of the human detected by the location of the RFID tags. Thus, in addition to movements of the automation device, the man detected in its surface / shape as described above by the detection of the RFID tags quasi mimicking the automation device, other operations such as gripping movements or the like. The automation device are characterized by the fact that on the fingers the human being also RFID tags arranged and their movements are detected. These detected coarser or finer movements of man then serve either for direct control or for further use of the data provided by humans for the programming of later automatic movements of the automation device.

In einer anderen Ausgestaltung ist es aber auch denkbar, dass die derart ausgeführten Bewegungen/Aktionen des Automatisierungsgeräts, insbesondere des Roboters und/oder der weiteren Einrichtung des Arbeitssystems zur direkten Steuerung von automatisch ablaufenden Bewegungen/Aktionen des Automatisierungsgeräts, insbesondere des Roboters und/oder der weiteren Einrichtungen des Arbeitssystems dienen. Hierbei können etwa programmtechnisch vorgegebene, sonst automatisch ablaufende Bewegungen/Aktionen des Automatisierungsgeräts durch die vom Menschen ausgeführten und wie vorstehend mittels RFID-Ortung erfassten Daten zur Korrektur oder Veränderung der automatischen Abläufe genutzt werden und dadurch z. B. Verbesserungen der automatischen Bewegungen des Automatisierungsgeräts einfach nachgepflegt werden.In another embodiment, it is also conceivable that the thus executed movements / actions of the automation device, in particular the robot and / or the further device of the work system for the direct control of automatically running movements / actions of the automation device, in particular the robot and / or the other facilities of the work system serve. In this case, programmatically predetermined, otherwise automatically running movements / actions of the automation device can be used by the man-made and as previously recorded by means of RFID positioning data to correct or change the automatic processes and thereby z. B. improvements to the automatic movements of the automation device are simply maintained.

Von großem Vorteil ist es aber, dass in weiterer Ausgestaltung die in Echtzeit ermittelte räumliche Bewegung von Menschen mittels Planungssystemen, insbesondere CAD-Systemen und/oder Offline-Programmiersystemen, zur Programmierung von später auszuführenden Bewegungsabläufen der Automatisierungsgeräte und/oder der weiteren Einrichtungen des Arbeitssystems genutzt werden kann. Hierdurch werden über die intuitiv nutzbare Schnittstelle der RFID-Ortung einfach und kostengünstig Optimierungen der Fertigungsabläufe und der Integration von Mensch und Maschine in hybriden Arbeitssystemen möglich, die auf diesen Daten basieren und Planungen bzw. Optimierungen der Arbeitsabläufe ermöglichen, die ohne diese Daten nicht möglich oder viel aufwändiger erreichbar wären.However, it is of great advantage that, in a further refinement, the spatial movement of people determined in real time by means of planning systems, in particular CAD systems and / or offline programming systems, is used for programming later-executing motion sequences of the automation devices and / or the further devices of the work system can be. As a result, the intuitively usable interface of the RFID location can be used to easily and cost-effectively optimize manufacturing processes and the integration of man and machine in hybrid workstations that are based on this data and enable planning or optimization of the work processes that are not possible without this data or would be much more difficult to reach.

Neben der reinen Planung von Bewegungen und Aktionen des hybriden Arbeitssystems kann ein solches auf den Daten der RFID-Ortung basierendes Planungssystem zur 3D-CAD-Simulation und/oder zur Technologieplanung des hybriden Arbeitssystems und/oder vor allem zur Sicherheitsplanung, insbesondere zur Planung von Arbeitsbereichen für Menschen in dem hybriden Arbeitssystem genutzt werden. Da die Absicherung des Menschen in hybriden Arbeitssystemen unmittelbaren Vorrang vor jeder technischen Optimierung und Gestaltung des Arbeitsablaufs hat, kann hierüber eine wesentliche engere und gleichzeitig sicherere Verzahnung der kollaborierenden Tätigkeiten von Mensch und Maschine erreicht werden, da sowohl die Bewegungen des Menschen als auch die Bewegungen aller maschinellen Bestandteile des hybriden Arbeitssystems in Echtzeit und ohne Störung oder Einengung der Bewegungen des Menschen erfasst und auf mögliche Gefahren für den Menschen untersucht werden können. Damit kann schon rechtzeitig vor dem Auftreten von möglichen Gefahrensituationen für den Menschen reagiert und die Gefahrensituation vermieden werden. Auch spontane und ungeplante Bewegungen/Aktionen des Menschen werden in Echtzeit erfasst und können sicher berücksichtigt werden. So können in weiterer Ausgestaltung die in Echtzeit ermittelten räumlichen Bewegungen von Menschen zur Abbildung und/oder Überwachung der Arbeitsbereiche des Menschen und insbesondere dessen Extremitäten sowie von Objekten, Handhabungseinrichtungen, Werkzeugen oder dgl. im dreidimensionalen Arbeitsraum dynamisch im Echtzeitbetrieb genutzt werden. Darüber hinaus können die mit dem Ortungssystem in Echtzeit ermittelten räumlichen Bewegungen von Menschen auch für die Planung der Ergonomie in dem hybriden Arbeitssystem genutzt werden. Weitere, hier nicht ausdrückliche weitere Anwendungen der erfindungsgemäß gewonnenen Daten zur Planung und zum Betrieb sind ebenfalls von der Erfindung umfasst.In addition to the pure planning of movements and actions of the hybrid work system, such a planning based on the data of RFID positioning planning system for 3D CAD simulation and / or technology planning of the hybrid work system and / or especially for security planning, especially for planning workspaces for people in the hybrid work system. Since the protection of humans in hybrid work systems has immediate priority over any technical optimization and design of the work process, a much closer and at the same time safer interlocking of the collaborative activities of man and machine can be achieved because both the movements of man and the movements of all Machine components of the hybrid work system in real time and can be detected without interference or constriction of human movements and examined for possible dangers to humans. Thus, it is possible to react in good time to the occurrence of possible dangerous situations for humans and to avoid the dangerous situation. Spontaneous and unplanned movements / actions of humans are recorded in real time and can be safely taken into account. Thus, in a further refinement, the spatial movements of persons detected in real time for imaging and / or monitoring of the working areas of humans and in particular their extremities as well as of objects, handling devices, tools or the like can be used dynamically in real-time operation in the three-dimensional workspace. In addition, the spatial movements of people determined in real time with the location system can also be used for planning the ergonomics in the hybrid workstation. Further, not expressly further applications of the data obtained according to the invention for planning and operation are also encompassed by the invention.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Ortungssystem zur Ortung von Menschen und/oder sich insbesondere bewegenden Gegenständen, bei dem das Ortungssystem eine Anzahl mittels RFID-Technik hinsichtlich ihrer Positionierung ortenbarer RFID-Tags aufweist, die an einem Menschen und/oder an einem sich bewegenden Gegenstand angeordnet sind, das Ortungssystem mindestens eine RFID-Ortungseinrichtung aufweist, mit der die verteilt angeordneten RFID-Tags gleichzeitig oder kurz nacheinander in ihrer räumlichen Lage zu einem Bezugspunkt ortenbar sind, und das Ortungssystem eine Auswertungseinrichtung aufweist, die in Echtzeit aus der räumlichen Verteilung der RFID-Tags eine zumindest bereichsweise gestalterfassende Darstellung des Menschen und/oder des Gegenstandes und ihrer Bewegungen ermittelt. Das Ortungssystem dient insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, so dass die zu dem Verfahren ausgeführten Eigenschaften und Vorteile ebenfalls für das erfindungsgemäße Ortungssystem gelten.The invention further relates to a location system for locating people and / or moving objects, in particular, in which the location system has a number of RFID tags that can be located by means of RFID technology in order to position them on a human and / or on a moving object the location system has at least one RFID locating device with which the distributed RFID tags can be located simultaneously or in quick succession in their spatial position relative to a reference point, and the locating system has an evaluation device which can be evaluated in real time from the spatial distribution of the RFID tags. Tags an at least partially design comprehensible representation of the person and / or the subject and their movements determined. The location system is used in particular for carrying out the method according to claim 1, so that the executed to the method Properties and advantages also apply to the positioning system according to the invention.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein vorstehend angegebenes Ortungssystem speziell für den Einsatz in hybriden Arbeitssystemen mit in einem gemeinsamen räumlichen Arbeitsbereich kollaborierenden Menschen und Automatisierungsgeräten, insbesondere Robotern, bei dem an den Menschen und/oder den Automatisierungsgeräten und/oder weiteren Einrichtungen des Arbeitssystems eine Anzahl mittels RFID-Technik hinsichtlich ihrer Positionierung im Arbeitsraum ortenbarer RFID-Tags derart angeordnet sind, dass die Menschen und/oder die Automatisierungsgeräte und/oder weiteren Einrichtungen des Arbeitssystems zumindest bereichsweise hinsichtlich ihrer Gestalt/Umrisse von mindestens einer Ortungseinrichtung im Arbeitsraum des hybriden Arbeitssystems geortet werden können und daraus in Echtzeit eine zumindest bereichsweise gestalterfassende Darstellung des Menschen und/oder des Automatisierungsgerätes und/oder der weiteren Einrichtungen des Arbeitssystems ermittelbar ist, die zur Sicherheit des Menschen und/oder zur Beeinflussung des Arbeitsablaufs innerhalb des hybriden Arbeitssystems nutzbar ist. Das Ortungssystem dient insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 6, so dass die zu dem Verfahren ausgeführten Eigenschaften und Vorteile ebenfalls für das erfindungsgemäße Ortungssystem gelten.The invention further relates to a locating system specified above, especially for use in hybrid workstations with people and automation devices to be collaborated in a common spatial working area, in particular robots, in which a number of people and / or the automation devices and / or other devices of the work system by means of RFID Are arranged with respect to their positioning in the workspace locatable RFID tags such that the people and / or the automation devices and / or other facilities of the work system can be located at least partially in terms of their shape / outline of at least one locating device in the working space of the hybrid work system and it can be determined in real time an at least partially design comprehensive representation of the person and / or the automation device and / or the other facilities of the work system, for the safety of Me and / or for influencing the workflow within the hybrid work system is usable. The location system is used in particular for carrying out the method according to claim 6, so that the properties and advantages embodied in the method also apply to the location system according to the invention.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Ortung von Menschen und/oder sich insbesondere bewegenden Gegenständen gemäß Anspruch 1, bei dem das Verfahren zur Personenüberwachung in Sicherheitsbereichen, zum Personenschutz gegen Anschläge oder Gewalttaten, auf Veranstaltungen oder dgl. eingesetzt wird. Für den Personenschutz oder die Überwachung von Veranstaltungen kann es von besonderer Bedeutung sein, besonders zu schützende Personen wie Politiker, Prominente oder dgl. besonders gefährdete laufend daraufhin zu überwachen, welche sonstigen auf z. B. einer Veranstaltung anwesenden Personen in bestimmte Bereiche des Veranstaltungsortes oder in die Nähe der besonders gefährdeten Person gelangen wollen. Gerade bei Veranstaltungen mit einer Vielzahl von gleichzeitig anwesenden Personen ist dies ein großes Problem, da sich diese Personen häufig frei in dem oder den verschiedenen Veranstaltungsräumen, dem oder verschiedenen Sicherheitsbereichen oder dgl. bewegen können. Für die Sicherheit der zu schützenden Person kann es von Wichtigkeit sein, z. B. Bewegungsmuster einzelner Personen laufend erfassen und auswerten zu können, um früh genug potentielle Bedrohungen zu erkennen. Dies kann erfindungsgemäß dadurch erleichtert werden, dass jede z. B. in Sicherheitsbereichen anwesende Person Träger einer verteilten Anordnung von personalisierten RFID-Tags ist, deren Position von mindestens einer Ortungseinrichtung laufend im Sicherheitsbereich überwacht und deren Positions- und Bewegungsdaten ständig ausgewertet werden. Nähert sich eine als potentielle Bedrohung eingeschätzte Person, die mit diesen RFID-Tags ausgestattet ist, einer besonders zu schützenden Person, können die Sicherheitskräfte diese Person besonders erfassen und gezielt überwachen. Damit kann frühzeitig eine potentielle Bedrohungssituation erfasst und gesondert behandelt werden. Auch können dadurch unterteilte Bereiche mit mehreren Sicherheitszonen unterschiedlicher Sicherheitsstufe daraufhin überwacht, dass die in dem Sicherheitsbereich anwesende Personen nur in die Sicherheitszonen gelangen, zu denen sie zugelassen sind.The invention further relates to a method for locating people and / or in particular moving objects according to claim 1, wherein the method for monitoring persons in security areas, for personal protection against attacks or acts of violence, events or the like. Is used. For the protection of persons or the supervision of events it can be of special importance to supervise especially persons to be protected like politicians, celebrities or the like. Particularly endangered constantly, which other on z. B. an event people want to get into certain areas of the venue or in the vicinity of the most vulnerable person. Especially for events with a large number of people present at the same time, this is a big problem, since these people can often move freely in the or the various function rooms, the or different security areas or the like. For the safety of the person to be protected, it may be of importance, for. For example, it is possible to continuously record and evaluate movement patterns of individual persons in order to detect potential threats early enough. This can be facilitated according to the invention in that each z. B. person present in security areas carrier of a distributed arrangement of personalized RFID tags, the position of at least one tracking device continuously monitored in the security area and their position and movement data are constantly evaluated. When a person, who is considered to be a potential threat and equipped with these RFID tags, approaches a person to be specially protected, the security forces can specifically record and specifically monitor this person. This enables a potential threat situation to be recorded early on and treated separately. In addition, subdivided areas with several security zones of different security levels can be monitored so that the persons present in the security area only reach the security zones to which they are admitted.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn alle einen Sicherheitsbereich betretenden Personen vor oder bei dem Betreten des Sicherheitsbereichs oder des zu überwachenden Bereichs mit einer Anzahl von verteilt an der Person angeordneten RFID-Tags ausgestattet werden, deren Anwesenheit und Bewegungsmuster durch das Verfahren zur RFID-Ortung laufend überwacht und auf Eintreten sicherheitsrelevanter Veränderungen überwacht wird. Derartige RFID-Tags können vorteilhaft in ein Kleidungsstück oder sonstige von den Personen anzulegenden Accessoires integriert werden und sind dann nach außen hin nicht offensichtlich zu erkennen. Ein Kleidungsstück kann beispielsweise ein besonders T-Shirt, eine Jacke oder dgl. sein, die häufig bei Veranstaltungen verteilt werden. Als Accessoires können beispielsweise Anstecker, Krawatten, Umhängebänder oder dgl. Gegenstände dienen, die bei Veranstaltungen ebenfalls häufig als Erkennungszeichen dienen und hierfür verteilt werden.It is particularly advantageous if all persons entering a security area are equipped with a number of RFID tags distributed to the person before or entering the security area or the area to be monitored, whose presence and movement patterns are running through the RFID positioning method monitored and monitored for safety-related changes. Such RFID tags can be advantageously integrated into a garment or other accessories to be created by the persons and are then not obvious to the outside. For example, a garment may be a particularly T-shirt, jacket, or the like, which are often distributed at events. As accessories, for example, pins, neckties, neck straps or the like. Serving serve items that are also often used as an identifier at events and distributed for this purpose.

Von Bedeutung ist es weiterhin, dass Veränderungen in der relativen geometrischen Zuordnung der in ein Kleidungsstück oder ein sonstiges von den Personen anzulegendes Accessoires eingebetteten RFID-Tags zueinander als Versuch einer Manipulation der Überwachungssituation gewertet werden und einen Sicherheitsalarm mit einer Meldung der Position der Person bzw. der RFID-Tags auslösen. Zieht beispielsweise ein Besucher einer solchen sicherheitsrelevanten Veranstaltung sein mit den RFID-Tags ausgestattetes T-Shirt unzulässigerweise aus, so ändert sich die geometrische Zuordnung der in dem T-Shirt angeordneten RFID-Tags zueinander signifikant. Diese Veränderung der geometrischen Zuordnung der in dem T-Shirt angeordneten RFID-Tags zueinander kann über das Ortungssystem erkannt und als möglicher Versuch einer Manipulation des als Sicherungseinrichtung dienenden T-Shirts angesehen werden. Hierdurch kann etwa ein Sicherheitsalarm z. B. auch verdeckt ausgelöst werden und dem Sicherheitspersonal frühzeitig Gelegenheit gegeben werden, die in ihrer Position bekannte Person gezielt zu überprüfen.It is also significant that changes in the relative geometric assignment of the RFID tags embedded in a garment or another accessory to be created by the persons to one another are regarded as an attempt to manipulate the monitoring situation and a security alarm with a message of the position of the person or person. trigger the RFID tags. If, for example, a visitor to such a security-relevant event unduly strikes his T-shirt equipped with the RFID tags, the geometric assignment of the RFID tags arranged in the T-shirt changes significantly relative to one another. This change in the geometric assignment of the RFID tags arranged in the T-shirt to one another can be detected by the location system and viewed as a possible attempt to manipulate the T-shirt serving as a security device. This can be about a security alarm z. B. also be triggered concealed and the security personnel early opportunity to review the person known in their position targeted.

Ebenfalls ist es von Bedeutung, dass die RFID-Tags, mit denen die Personen vor oder bei dem Betreten eines Sicherheitsbereichs ausgestattet werden, für die jeweilige Person personalisiert werden. So weiß das Sicherheitspersonal über das Ortungssystem sofort und jederzeit, welche Person ggf. genauer überwacht oder gezielt überprüft werden sollte.It is also important that the RFID tags with which people are provided before or when entering a security area are personalized for each person. Thus, the security personnel knows about the location system immediately and at any time, which person should be closely monitored or specifically checked.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Ortungssysteme zeigt die Zeichnung.A particularly preferred embodiment of the method according to the invention and the locating systems according to the invention is shown in the drawing.

Es zeigen:Show it:

1 – schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ortungssystems zur Erfassung von Positionen von Mensch und Industrieroboter in einem hybriden Arbeitssystem am Beispiel eine Reinigungsbearbeitung mittels Hochdruckstrahl, 1 Schematic representation of a positioning system according to the invention for detecting positions of human and industrial robots in a hybrid work system on the example of a cleaning processing by means of high-pressure jet,

2 – eine Gesamtdarstellung einer Fertigungszelle mit dem hybriden Arbeitssystem gemäß 1 in einer Draufsicht, 2 - An overall view of a manufacturing cell with the hybrid work system according to 1 in a plan view,

3 – Einsatz des erfindungsgemäßen Ortungssystems zur Programmierung von Bearbeitungsoperationen mittels Datenhandschuh. 3 Use of the locating system according to the invention for programming machining operations by means of a data glove.

In der 1 ist eine sehr schematische Darstellung des grundsätzlichen Aufbaus eines erfindungsgemäßen Ortungssystems und des ablaufenden Ortungsverfahrens zur Erfassung von Positionen von Mensch und Industrieroboter in einem hybriden Arbeitssystem am Beispiel eine Reinigungsbearbeitung mittels Hochdruckstrahl zu erkennen, an dem die Grundzüge der Erfindung erläutert werden sollen. In der 2 ist dann eine Gesamtdarstellung einer Fertigungszelle mit dem hybriden Arbeitssystem gemäß 1 in einer Draufsicht dargestellt.In the 1 is a very schematic representation of the basic structure of a positioning system according to the invention and the running locating method for detecting positions of human and industrial robots in a hybrid work system using the example of a cleaning processing by high-pressure jet to recognize the principles of the invention will be explained. In the 2 is then an overall view of a manufacturing cell with the hybrid work system according to 1 shown in a plan view.

Das in der 1 angedeutete hybride Arbeitssystem besteht aus einem nur schematisch angegebenen Industrieroboter R1 herkömmlicher Bauweise mit einer kinematischen Gelenkkette etwa in Form eines Knickarmroboters. Der Industrieroboter R1 kann hierbei in der Regel 3 translatorische und drei rotatorische Bewegungen unabhängig voneinander ausführen und so jeden Punkt innerhalb seines Arbeitsraums erreichen. Am letzten Glied der Gelenkkette des Industrieroboters R1 ist ebenfalls nur schematisch angedeutet ein Werkzeug W in Form einer Strahlpistole zu erkennen, wie sie bekannter Weise etwa für Reinigungszwecke für Hochdruckreinigung von verschmutzten Gegenständen eingesetzt werden kann. Derartige Werkzeuge für die Hochdruckreinigung geben Fluide wie z. B. Wasser oder Reinigungsflüssigkeiten unter sehr hohem Druck von einigen Tausend bar ab und dieser Hochdruckstrahl ist daher für eine im Umfeld des Industrieroboters R1 arbeitende Person P1 sehr gefährlich, wenn er in direkten Kontakt mit dem Strahl der Reinigungsflüssigkeit kommt. Der Strahl der Reinigungsflüssigkeit tritt hoch konzentriert aus der Düse des Werkzeugs W aus und fächert sich dann kegelförmig auf, wie dies in den 1 und 2 mit der Sachnummer K angegeben ist.That in the 1 indicated hybrid work system consists of an only schematically specified industrial robot R1 conventional design with a kinematic articulated chain in the form of a Knickarmroboters. The industrial robot R1 can in this case usually 3 perform translational and three rotational movements independently, reaching each point within its working space. At the last link of the articulated chain of the industrial robot R1 is also only schematically indicated to recognize a tool W in the form of a blasting gun, as it can be used for cleaning purposes for high-pressure cleaning of soiled objects known manner, for example. Such tools for high-pressure cleaning give fluids such. As water or cleaning fluids under very high pressure of a few thousand bar and this high-pressure jet is therefore very dangerous for a person working in the environment of the industrial robot R1 person P1, when he comes into direct contact with the jet of cleaning fluid. The jet of cleaning liquid emerges highly concentrated from the nozzle of the tool W and then fans out in a conical shape, as shown in FIGS 1 and 2 with the item number K is indicated.

Zur Gewährleistung der Sicherheit der Person P1 in dem hybriden Arbeitssystem müssen nun um den Industrieroboter R1 und um den Strahlkegel K herum verschiedene, durch Strichlinien angedeutete Sicherheitsbereiche herum definiert und während des Betriebes überwacht werden, in die die Person P1 nicht eindringen darf, ohne dass die Gefahr von Verletzungen gegeben wäre. Hier sind zum einen die Sicherheitsbereiche Sb1 und Sb2 um die kinematische Kette des Industrieroboters R1 herum zu nennen, wobei der Sicherheitsbereich Sb2 den Sicherheitsbereich Sb2 einschließt und erweitert. Die Form der Sicherheitsbereiche Sb1 und Sb2 ändert sich bei Bewegungen des Industrieroboters R1 laufend aufgrund der Relativbewegungen der kinematischen Kette des Industrieroboters R1 und deren geometrische Beschreibung muss laufend angepasst werden. Ebenfalls sind zwei Sicherheitsbereiche Sb3 und Sb4 um den aus dem Werkzeug W austretenden Strahlkegel K herum zu erkennen, wobei in der räumlichen Draufsicht gemäß 2 noch zwei Gefahrenbereiche Gb1 und Gb2 in der horizontalen Ebene zu erkennen sind, die sich ebenfalls an dem Strahlkegel orientieren.To ensure the safety of the person P1 in the hybrid work system now around the industrial robot R1 and the beam cone K around different, indicated by dashed lines security areas have to be defined and monitored during operation, in which the person P1 is not allowed to penetrate without the There would be danger of injury. Here, on the one hand, the security areas Sb1 and Sb2 around the kinematic chain of the industrial robot R1 can be mentioned, the security area Sb2 enclosing and expanding the security area Sb2. The shape of the safety areas Sb1 and Sb2 changes during movements of the industrial robot R1 continuously due to the relative movements of the kinematic chain of the industrial robot R1 and their geometric description must be adapted continuously. Also, two safety areas Sb3 and Sb4 can be seen around the beam cone K emerging from the tool W, wherein in the spatial plan view according to FIG 2 two danger areas Gb1 and Gb2 can be seen in the horizontal plane, which are also oriented on the beam cone.

Bewegen sich in einem solchen hybriden Arbeitssystem Personen P1 oder P2, so können diese Personen P1 oder P2 leicht unabsichtlich in einen der Sicherheits- oder Gefahrenbereiche eindringen und damit der Gefahr unterliegen verletzt zu werden. Daher wurden bisher umfangreiche Überwachungen z. B. mittels optischer Sensoren notwendig, um ein solches Eindringen rechtzeitig zu erkennen. Im Galle einer Gefahr für die Personen P1 oder P2 wurde dann das hybride Arbeitssystem stillgelegt, was wirtschaftlich und technisch problematisch ist.If persons P1 or P2 move in such a hybrid workstation, these persons P1 or P2 can easily inadvertently penetrate into one of the safety or danger areas and thus be in danger of being injured. Therefore, so far extensive monitoring z. B. by means of optical sensors necessary to detect such penetration in a timely manner. In the bile of a danger for the persons P1 or P2 then the hybrid work system was shut down, which is economically and technically problematic.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hingegen wird eine laufende Überwachung des Industrieroboters R1, des Werkzeugs W und des Strahlkegels K sowie der sich daraus ergebenden Sicherheits- oder Gefahrenbereiche Sb1 bis Sb4 und Gb1 sowie Gb2 dadurch erreicht, dass an oder auf dem Industrieroboter R1, dem Werkzeug W und den Personen P1 und P2 RFID-Tags räumlich verteilt angeordnet werden, die über z. B. in den Ecken der Fertigungszellen angeordnete Ortungssysteme O1 bis O4 erfasst werden können. Hierzu senden die Ortungssysteme O1 bis O4 Funkwellen WL aus, auf die die RFID-Tags RT in bekannter Weise ebenfalls durch Funkwellen AW antworten. Durch an sich bekannte Verfahren können anhand dieser Antwort-Funkwellen AW jedes der RFID-Tags RT die Positionen der RFID-Tags RT mit hoher Genauigkeit in einem z. B. kartesischen Koordinatensystem xyz ermittelt werden. Wenn jedes der RFID-Tags RT an dem Industrieroboter R1, dem Werkzeug W und den Personen P1 und P2 entsprechend antwortet, sind die Positionen von definierten Oberflächenpunkten dieser Bestandteile des hybriden Arbeitssystems bekannt. Bei entsprechender Dichte der Verteilung der RFID-Tags RT auf der Oberfläche der Person P1 können die Positionen der jeweiligen RFID-Tags RT in eine gestalterfassende Repräsentation der Person P1 umgerechnet werden. Erfolgt diese Ortung und Umrechnung in Echtzeit, so können auch Bewegungen der Person P1 verfolgt und auf Überschneidungen mit den Sicherheits- oder Gefahrenbereiche Sb1 bis Sb4 und Gb1 sowie Gb2 überwacht werden. Dies erfolgt weitgehend störungsfrei von der Person P1, die die RFID-Tags RT beispielsweise in der Kleidung trägt und sich damit unbeeinträchtigt von den als Sensoren dienenden RFID-Tags RT bewegen kann. Wird eine mögliche Kollision der Person P1 mit einem der Sicherheits- oder Gefahrenbereiche Sb1 bis Sb4 und Gb1 sowie Gb2 detektiert, so kann schon frühzeitig eine Absicherung hiergegen z. B. durch Warnung der Person oder durch gezielte Beeinflussung der Bewegungen des Industrieroboters R1 oder ein Abschalten des Werkzeugs W eingeleitet werden.By contrast, according to the present invention, continuous monitoring of the industrial robot R1, the tool W and the beam cone K and the resulting safety or danger areas Sb1 to Sb4 and Gb1 and Gb2 is achieved by the fact that on or on the industrial robot R1, the tool W and the persons P1 and P2 RFID tags are arranged spatially distributed over z. B. arranged in the corners of the manufacturing cells positioning systems O1 to O4 can be detected. For this purpose, the positioning systems O1 to O4 emit radio waves WL to which the RFID tags RT also respond in a known manner by radio waves AW. By methods known per se, with the aid of these response radio waves AW, each of the RFID tags RT can scan the positions of the RFID tags RT with high accuracy in a z. B. Cartesian coordinate system xyz be determined. When each of the RFID tags RT responds accordingly to the industrial robot R1, the tool W and the persons P1 and P2, the positions of defined surface points of these components of the hybrid work system are known. Given a corresponding density of the distribution of the RFID tags RT on the surface of the person P1, the positions of the respective RFID tags RT can be converted into a design-comprehensive representation of the person P1. If this localization and conversion takes place in real time, movements of the person P1 can also be tracked and monitored for overlaps with the security or danger areas Sb1 to Sb4 and Gb1 and Gb2. This is largely trouble-free from the person P1, which carries the RFID tags RT, for example, in the clothing and thus can move unimpaired by the RFID tags used as sensors RT. If a possible collision of the person P1 with one of the security or danger areas Sb1 to Sb4 and Gb1 and Gb2 detected, so early against a hedge against such. B. by warning the person or by deliberately influencing the movements of the industrial robot R1 or a shutdown of the tool W are initiated.

In der 3 ist ein weiterer Einsatzbereich des erfindungsgemäßen Ortungssystems zur Programmierung/Steuerung von Bearbeitungsvorgängen mittels Datenhandschuh schematisch dargestellt, wobei eine Person P1 an einer Hand einen in der Detailvergrößerung genauer zu erkennenden Datenhandschuh DH trägt. Datenhandschuh sowie Körper der Person P1 sind in schon beschriebener Weise mit RFID-Tags RT versehen, wobei über ein Ortungssystem O1 Funkwellen WL ausgesendet werden, auf die die RFID-Tags RT mit Funkwellen AW antworten und in schon beschriebener Weise geortet werden können.In the 3 is another area of application of the positioning system according to the invention for programming / control of machining operations by means of data glove shown schematically, a person P1 carries on one hand in the detail magnification to be recognized more accurately data glove DH. Data glove and body of the person P1 are provided in the manner already described with RFID tags RT, being transmitted via a positioning system O1 radio waves WL to respond to the RFID tags RT with radio waves AW and can be located in the manner already described.

Die Bewegungen, die die Person nun mit ihrem Körper und ihrer mit dem Datenhandschuh DH ausgerüsteten Hand ausführt, können zur Offline-Programmierung eines Industrieroboters R1 genutzt werden, der ebenfalls in schon beschriebener Weise mit RFID-Tags RT bestückt ist. Hierzu kann die Person P1 z. B. das Werkzeug W des Industrieroboters R1 wie beim Teachen von Bewegungen nehmen und in gewünschte Positionen bzw. entlang gewünschter Bahnen führen. Hierbei fährt das Werkzeug W beispielsweise eine Bewegungsbahn GF1 an einem Bauteil B1 ab, wobei die Bewegungen des Industrieroboters R1 und der Person P1 laufend online aufgezeichnet werden.The movements that the person now executes with their body and their hand equipped with the data glove DH can be used for offline programming of an industrial robot R1, which is also equipped in the manner already described with RFID tags RT. For this purpose, the person P1 z. B. take the tool W of the industrial robot R1 as in teaching of movements and lead to desired positions or along desired paths. In this case, the tool W moves, for example, from a movement path GF1 on a component B1, wherein the movements of the industrial robot R1 and the person P1 are continuously recorded online.

Auch ist es denkbar, dass entsprechend aufgezeichnete Bewegungsabläufe GF2 eines zweiten Bauteils B2 zur Offlineprogrammierung des Industrieroboters R1 genutzt werden, indem nach der Erfassung der Bewegungsbahn GF2 diese erfassten Bewegungsdaten des Datenhandschuhs DH offline aufbereitet und der Robotersteuerung RS1 nach der Aufbereitung wieder zugespielt werden.It is also conceivable that correspondingly recorded movement sequences GF2 of a second component B2 are used for off-line programming of the industrial robot R1 in that, after the detection of the movement path GF2, this detected movement data of the data glove DH is processed offline and returned to the robot control RS1 after the preparation.

Claims

Method for locating people and / or in particular moving objects, characterized in that a number are arranged distributed by means of RFID technology with respect to their positioning locatable RFID tags on a person and / or on a moving object, at least one locating device distributed arranged RFID tags at the same time or in quick succession locates in their spatial position to a reference point, and an evaluation of it in real time according to the spatial distribution of the RFID tags at least partially design comprehensible representation of the person and / or the subject and their movements determined.

A method according to claim 1, characterized in that the RFID tags are distributed on or on the body of the human or the object such that the spatial location of the distributed RFID tags at least partially sufficiently accurate design comprehensive representation of the outline or prominent points of the person and / or the object allowed.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the design comprehension of the human and / or the object takes place with an accuracy in the range of 1 mm and less with respect to the position of each RFID tag.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method allows a spatial digitization in real time of movements, in particular of movements of individual parts of the human and / or the object.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the real-time spatial movement of the shape / contours of the human being or of the object is used for motion capture systems.

Method for locating people and / or, in particular, moving objects for use in hybrid work systems with people and automation devices, in particular robots, collaborating in a common spatial work area, characterized in that human beings and / or the automation devices and / or further devices of the Are arranged a number distributed by means of RFID technology with respect to their positioning in the workspace RFID tags in the area of the surface of the people and / or the automation equipment and / or other facilities of the work system, at least one locating the distributed RFID tags simultaneously or one after the other in their spatial position to a reference point locates, and an evaluation device out of it in real time according to the spatial distribution of the RFID tags at least partially design comprehensive representation of humans and / or the automation equipment and / or other facilities of the work system and their movements determined. the representation of the human and / or the automation devices and / or other devices of the work system for the safety of the human being at least regionally and / or is used to influence the workflow within the hybrid workstation.

A method according to claim 6, characterized in that the design comprehensive representation of the human and / or the automation device and / or other facilities of the work system in a common, the work system associated coordinate system takes place.

Method according to one of claims 6 or 7, characterized in that the design-comprehensible representation of the human and / or the automation device and / or other devices of the work system with an accuracy in the range of 1 mm and less takes place with respect to the position of each RFID tag.

Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that the method allows a spatial digitization in real time of movements, in particular also movements of individual parts of the human and / or automation devices and / or other facilities of the work system.

A method according to claim 9, characterized in that the determined in real time spatial movement of humans via a man-machine interface for master / slave systems for programming / control of movements of the automation devices and / or the other facilities of the work system is used.

Method according to claim 10, characterized in that movements / actions of the automation device, in particular of the robot and / or of the further devices of the work system, are controlled synchronously or with a time delay based on the movements of the human detected by the location of the RFID tags.

A method according to claim 10, characterized in that the thus executed movements / actions of the automation device, in particular of the robot and / or the other devices of the work system for programming subsequent automatic movements / actions of the automation device, in particular of the robot and / or the other devices of the work system.

A method according to claim 10, characterized in that the thus executed movements / actions of the automation device, in particular of the robot and / or the further device of the work system for direct control of automatically running movements / actions of the automation device, in particular the robot and / or the other devices serve the work system.

A method according to claim 9, characterized in that the determined in real time spatial movement of people by means of planning systems, in particular CAD systems and / or offline programming systems, is used for programming later to be executed movements of the automation devices and / or other facilities of the work system.

A method according to claim 14, characterized in that the planning system for 3D CAD simulation and / or technology planning of the hybrid work system and / or security planning, in particular for the planning of work areas for people in the hybrid work system is used.

Method according to one of Claims 6 to 15, characterized in that the spatial movement of persons detected in real time for imaging and / or monitoring of the working areas of humans and in particular their extremities as well as of objects, handling devices, tools or the like in the three-dimensional working space is dynamic Real-time operation is used.

Method according to one of Claims 6 to 16, characterized in that the spatial movement of people determined in real time by the location system is used for the planning of the ergonomics in the hybrid workstation.

Location system for locating people and / or in particular moving objects, characterized in that the location system comprises • a number of RFID tags that can be located by means of RFID positioning, which are arranged on a person and / or on a moving object, • has at least one RFID locating device with which the distributed RFID tags are located simultaneously or in quick succession in their spatial position to a reference point, • has an evaluation device that in real time from the spatial distribution of the RFID tags at least partially designer comprehensive Representation of the person and / or the object and their movements determined.

Location system according to claim 18 for use in hybrid workstations with humans collaborating in a common spatial workspace and automation devices, in particular robots, characterized in that the human and / or the Automation devices and / or other facilities of the work system a number by means of RFID technology with regard to their positioning in the workspace locatable RFID tags are arranged such that the people and / or the automation devices and / or other facilities of the work system at least partially in terms of their shape / outline of at least one locating device can be located in the working space of the hybrid work system and from it in real time an at least partially designer comprehensible representation of the human and / or the automation device and / or the other devices of the work system can be determined, for the safety of man and / or influencing the workflow usable within the hybrid workstation.

Positioning system according to claim 19, characterized in that the RFID tags are distributed on the body and / or the extremities of the human being.

Locating system according to one of claims 19 or 20, characterized in that the RFID tags are integrated in the clothing of the human.

Positioning system according to one of claims 19 to 21, characterized in that the number and / or the distribution of the RFID tags on the body and / or the extremities of humans is selected such that the location of all or many of the RFID tags at least partially design-accurate determination of the position and / or movements of the person within the work space allowed.

Positioning system according to one of claims 19 to 22, characterized in that the number and / or distribution of the RFID tags on the automation devices and / or other devices of the work system is selected such that the location of all or many of the RFID tags one at least punctually accurate determination of the position and / or the movements of the automation devices and / or other facilities of the work system allowed.

Location system according to one of claims 19 to 23, characterized in that arranged on the automation devices and / or other devices of the workstation RFID tags allows at least a location of exposed or particularly vulnerable areas of the automation devices and / or other facilities of the work system.

Location system according to one of claims 19 to 24, characterized in that the location system allows a spatial digitization in real time of movements, in particular also movements of individual parts of people and / or the automation devices and / or other facilities of the work system.

Method for locating people and / or, in particular, moving objects according to claim 1, characterized in that the method is used for monitoring persons in security areas, for protecting persons against attacks or acts of violence, at events or the like.

A method according to claim 26, characterized in that all persons entering a security area are equipped with a number of RFID tags distributed to the person whose presence and movement patterns are constantly monitored by the RFID positioning method and monitored for the occurrence of security-relevant changes.

A method according to claim 26, characterized in that the RFID tags, with which the persons are equipped before or upon entering a security area, are integrated into a garment or other to be created by the persons accessories.

A method according to claim 26, characterized in that changes in the relative geometric assignment of embedded in a garment or other by the persons to be attached accessories RFID tags to each other as an attempt to manipulate the monitoring situation are evaluated and a security alarm with a message of the person's position or trigger the RFID tags.

A method according to claim 26, characterized in that the RFID tags, with which the persons are equipped before or upon entering a security area, are personalized for the respective person.