DE102014209525A1

DE102014209525A1 - Method for communication between a robot and a human in the human-robot cooperation

Info

Publication number: DE102014209525A1
Application number: DE102014209525.5A
Authority: DE
Inventors: Sherif Zaidan; Winfried Zehtner; Thomas Fuchs; Youssef Lahmar
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2015-11-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Roboter (1, 2) und einem Menschen (3) bei der Kooperation zwischen dem Roboter (1, 2) und dem Menschen (3) umfassend die Schritte: Signalisieren (100) eines aktuell durch den Roboter (1, 2) ausgeführten ersten Arbeitsschrittes durch ein erstes Lichtzeichen einer Lichtzeichenanlage (4, 5), Signalisieren (300) eines Endes des ersten Arbeitsschrittes durch ein zweites Lichtzeichen der Lichtzeichenanlage (4, 5), Erkennen (400), dass der Mensch (3) einen vorbestimmten Sicherheitsbereich (6) um den Roboter (1, 2) bislang nicht geräumt hat, und Auffordern (500) des Menschen (1) mittels eines dritten Lichtzeichens der Lichtzeichenanlage (4, 5) zum Verlassen des Sicherheitsbereiches (6) im Ansprechen auf ein Quittiersignal.The invention relates to a method for communication between a robot (1, 2) and a human (3) in the cooperation between the robot (1, 2) and the human (3) comprising the steps of: signaling (100) one currently through the Robot (1, 2) executed first step by a first light signal of a traffic light system (4, 5), signaling (300) of an end of the first step by a second light signal of the traffic light system (4, 5), detecting (400) that the human (3) has not yet cleared a predetermined safety area (6) around the robot (1, 2), and requesting (500) the human (1) by means of a third light signal from the traffic light system (4, 5) to leave the safety area (6) in response to an acknowledge signal.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Roboter und einem Menschen bei der Kooperation zwischen dem Roboter und dem Menschen. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung einen Arbeitsplatz, an welchem durch eine erfindungsgemäße Mensch-Roboter-Kommunikation eine erhöhte Arbeitseffizienz ermöglicht wird.The present invention relates to a method for communication between a robot and a human in the cooperation between the robot and the human. In addition, the present invention relates to a workstation to which an increased work efficiency is made possible by a human-robot communication according to the invention.

In der Produktion kommen für gefährliche oder gesundheitsgefährdende Aufgaben häufig Roboter zum Einsatz. Auch für solche Aufgaben, bei welchen geringe Fertigungstoleranzen erforderlich sind, können Roboter Vorteile gegenüber menschlichen Arbeitskräften mit sich bringen. Mitunter sind jedoch aufeinanderfolgende Arbeitsschritte durchzuführen, von welchen einzelne besser durch einen Roboter, andere hingegen besser durch einen Menschen ausgeführt werden. Dies wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Mensch-Roboter-Kooperation verstanden.In production, robots are often used for hazardous or health-endangering tasks. Even for such tasks, in which low manufacturing tolerances are required, robots can bring advantages over human labor. Occasionally, however, successive work steps have to be carried out, some of which are performed better by a robot and others by a human. This is understood in the context of the present invention as a human-robot cooperation.

Die Kommunikation zwischen Mensch und Roboter basiert häufig auf konventionellen Kamerasystemen, welche den Arbeitsplatz zur Mensch-Roboter-Kooperation in Echtzeit erfasst. Hierbei wird der Produktionsraum in verschiedene Zonen eingeteilt, um die verschiedenen Gefahrenstufen, die durch die beweglichen Roboterteile bestehen, zu erfassen. Je näher sich der Mitarbeiter im Bereich des Arbeitsraumes des Roboters aufhält, desto höher ist das bestehende Gefährdungspotenzial. Der Produktionsraum kann beispielsweise in zwei Zonen unterteilt werden, von welchen die erste als ”Warnzone” und die zweite als ”Gefahrenzone” bezeichnet werden. Sobald der Mitarbeiter die Warnzone betritt, wird dies vom Kamerasystem registriert und die Daten werden dem Roboter übermittelt. Der Roboter erfasst das Gefährdungspotenzial und drosselt infolge dessen seine Arbeitsgeschwindigkeit. Sobald der Mitarbeiter die Gefahrenzone betritt, wird der Produktionsvorgang vollständig gestoppt, indem der Roboter zum Stillstand gebracht wird. Das bekannte Kamerasystem dient demnach in erster Linie als Sicherheitsvorkehrung, welche das parallele Arbeiten von Mensch und Roboter in einem schutzzaunlosen (”offenen”) Raum ermöglicht. Ein Beispiel für einen derart teilautomatisierten Produktionsprozess sind der Einsatz und Anschluss von Batteriemodulen (Speicherzellen) in einem Batterie-/Speichergehäuse, wie es bei aktuellen Hybrid- und Elektrofahrzeugen zum Einsatz gelangt.Communication between humans and robots is often based on conventional camera systems, which record the workplace for human-robot cooperation in real time. Here, the production room is divided into different zones to detect the different levels of danger that exist through the moving robot parts. The closer the employee is to the workspace of the robot, the higher the existing hazard potential. For example, the production room can be subdivided into two zones, the first of which is referred to as a "warning zone" and the second as a "danger zone". As soon as the employee enters the warning zone, this is registered by the camera system and the data is transmitted to the robot. The robot detects the hazard potential and as a result throttles its working speed. As soon as the employee enters the danger zone, the production process is completely stopped by bringing the robot to a standstill. Accordingly, the known camera system primarily serves as a safety precaution, which enables the parallel operation of human and robot in a safety-free ("open") space. An example of such a partially automated production process is the use and connection of battery modules (memory cells) in a battery / storage housing, as used in current hybrid and electric vehicles.

EP 20848971 B1 zeigt eine Möglichkeit eines vorstehend beschriebenen Kamerasystems zum Überwachen eines Arbeitsplatzes für eine Mensch-Roboter-Kooperation. EP 20848971 B1 shows a possibility of a camera system described above for monitoring a workplace for a human-robot cooperation.

DE 10 2012 007 242 A1 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur sicheren Mensch-Roboter-Kooperation, durch welche ein Überwachungssystem zur Gewährleistung einer sicheren Zusammenarbeit zwischen mindestens einem Arbeiter und mindestens einem Roboter in einem Mensch-Roboter-Kooperationssystem realisiert wird. DE 10 2012 007 242 A1 shows an apparatus and method for safe human-robot cooperation, by which a monitoring system for ensuring a secure cooperation between at least one worker and at least one robot in a human-robot cooperation system is realized.

Die vorgenannten bekannten Anordnungen und Verfahren erfordern einen erhöhten Zeitbedarf zur Anweisung ungelernter Arbeitskräfte für die Mensch-Roboter-Kooperation. Insbesondere beim Einsatz einer unerfahrenen Arbeitskraft besteht die Möglichkeit, dass die Arbeitskraft eine Übergabe des Arbeitsprozesses an den Roboter nicht, nicht korrekt oder nicht rechtzeitig durchführt. Beispielsweise kann der Roboter an der Aufnahme oder der Wiederaufnahme eines Arbeitsschrittes gehindert werden, indem die Arbeitskraft vergisst, den Gefahrenbereich zu verlassen. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend genannten Nachteile und Risiken auszuräumen.The aforementioned known arrangements and methods require an increased amount of time to instruct unskilled workers for human-robot cooperation. In particular, when using an inexperienced manpower there is the possibility that the worker does not perform a transfer of the work process to the robot, not correctly or not in time. For example, the robot may be prevented from taking or resuming a work by forcing the worker to leave the danger area. It is therefore an object of the present invention to overcome the aforementioned disadvantages and risks.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Roboter und einem Menschen bei der Kooperation zwischen dem Roboter und dem Menschen gelöst. Hierbei wird zunächst durch ein erstes Lichtzeichen einer Lichtzeichenanlage ein aktuell durch den Roboter ausgeführter erster Arbeitsschritt signalisiert. Mit anderen Worten wird durch ein erstes Lichtzeichen das andauernde Ausführen des ersten Arbeitsschrittes durch den Roboter visualisiert. Anschließend wird ein Ende des ersten Arbeitsschrittes durch ein zweites Lichtzeichen der Lichtzeichenanlage signalisiert. Dies kann beispielsweise durch ein Umschalten der Lichtzeichenanlage auf eine andere Farbe des ausgesandten Lichtes erfolgen. In einem dritten Schritt wird erkannt, dass der Mensch einen vorbestimmten Sicherheitsbereich (z. B. ein Warnbereich und/oder ein Gefahrenbereich) um den Roboter bislang nicht geräumt hat. Diese Erkennung kann beispielsweise sensorbasiert erfolgen. Insbesondere Kameras und Lichtschranken haben sich für die Präsenzüberwachung bewährt. In einem vierten Schritt wird der Mensch mittels eines dritten Lichtzeichens der Lichtzeichenanlage zum Verlassen des Sicherheitsbereiches aufgefordert. Dies erfolgt im Ansprechen auf die Eingabe eines Quittiersignals, mittels dessen der Mensch den Abschluss eines durch ihn selbst ausgeführten Arbeitsschrittes signalisiert. Das Quittiersignal kennzeichnet somit einen Übergabepunkt im Arbeitsprozess zwischen dem Roboter und dem Menschen. Nach der Abgabe des Quittiersignals hat der Mensch lediglich den Sicherheitsbereich zu räumen, um dem Roboter die Aufnahme eines nachfolgenden Arbeitsschrittes zu erlauben. Daher ist die rechtzeitige Räumung des Sicherheitsbereiches durch den Menschen effizienzkritisch, da der Roboter nach der Eingabe des Quittiersignals bis zum Verlassen des Sicherheitsbereiches durch den Menschen keine wesentlichen Arbeitsschritte durchführen kann. Auf diese Weise wird mittels der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Kommunikation zwischen dem Roboter und dem Menschen ermöglicht, mittels welcher die Effizienz der Kooperation zwischen beiden gesteigert werden kann.The above object is achieved by a method for communication between a robot and a human in the cooperation between the robot and the human. In this case, a first operating step currently carried out by the robot is first signaled by a first light signal of a traffic light system. In other words, the continuous execution of the first working step is visualized by the robot through a first light signal. Subsequently, an end of the first step is signaled by a second light signal of the traffic light system. This can be done, for example, by switching the traffic light system to a different color of the emitted light. In a third step, it is recognized that the human has hitherto not cleared a predetermined safety area (eg a warning area and / or a danger area) around the robot. This recognition can for example be sensor-based. In particular, cameras and photoelectric sensors have proven themselves for presence monitoring. In a fourth step, the person is prompted to leave the security area by means of a third light signal of the traffic light system. This is done in response to the input of an acknowledgment signal, by means of which the human being signals the completion of a work step carried out by himself. The acknowledgment signal thus characterizes a transfer point in the working process between the robot and the person. After the delivery of the acknowledgment signal, the person only has to clear the security area in order to allow the robot to record a subsequent work step. Therefore, the timely evacuation of the security area by the people is efficiency critical, since the robot after entering the acknowledgment signal until leaving the Safety area by humans can not carry out any essential work steps. In this way, by means of the present invention, an improved communication between the robot and the person is made possible by means of which the efficiency of the cooperation between the two can be increased.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Bevorzugt kann das Erreichen einer vordefinierten Zeitdauer vor dem Ende des ersten Arbeitsschrittes mittels eines vierten Lichtzeichens der Lichtzeichenanlage signalisiert werden. Mit anderen Worten wird nach dem ersten Lichtzeichen und noch während des Arbeitens des Roboters ein viertes Lichtzeichen ausgegeben, mittels dessen dem Mitarbeiter das bevorstehende Ende des ersten Arbeitsschrittes signalisiert wird, bevor anschließend mittels des zweiten Lichtzeichens der Lichtzeichenanlage das Ende des ersten Arbeitsschrittes signalisiert wird. Auf diese Weise kann sich der Mitarbeiter auf den ihm bevorstehenden Arbeitsschritt einstellen, Werkzeug zur Hand nehmen, in Position gehen und somit die Pausenzeit während der Übergabe durch den Roboter minimieren.Preferably, the reaching of a predefined period of time before the end of the first working step can be signaled by means of a fourth light signal of the traffic light system. In other words, after the first light signal and while the robot is still working, a fourth light signal is output, by means of which the employee is signaled the imminent end of the first working step, before the end of the first operating step is subsequently signaled by the second light signal of the traffic light system. In this way, the employee can adjust to the task that is ahead of him, take tools, move into position and thus minimize the break time during handover by the robot.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Arbeitsplatz zur schutzzaunlosen Kooperation zwischen einem Menschen und einem Roboter vorgeschlagen. Der Arbeitsplatz umfasst einen Roboter und eine Lichtzeichenanlage, wie sie in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt bereits beschrieben worden sind. Zudem umfasst der Arbeitsplatz eine Ortungseinrichtung und eine Sensoreinrichtung. Die Ortungseinrichtung ist eingerichtet zu erkennen, ob der Mensch einen vorbestimmten Sicherheitsbereich geräumt hat. Hierzu kann die Ortungseinrichtung beispielsweise eine Lichtschranke und/oder einen optischen Sensor umfassen. Selbstverständlich sind auch andere Sensoren als Ortungseinrichtung verwendbar. Die Lichtzeichenanlage ist eingerichtet, einen aktuell durch den Roboter ausgeführten ersten Arbeitsschritt durch ein erstes Lichtzeichen zu signalisieren und ein Ende des zweiten Arbeitsschrittes durch ein zweites Lichtzeichen zu signalisieren. Weiter ist die Lichtzeichenanlage eingerichtet, den Menschen im Ansprechen auf ein Eingeben eines Quittiersignals mittels eines dritten Lichtzeichens zum Verlassen des Sicherheitsbereiches aufzufordern. Sie Sensoreinrichtung schließlich ist eingerichtet, das Quittiersignal zu erzeugen. Dies kann beispielsweise im Ansprechen auf eine Betätigung eines elektrischen Schalters durch den Menschen erfolgen. Alternativ oder zusätzlich können optische und/oder kapazitive Sensoren in der Sensoreinrichtung enthalten sein, mittels welcher Gesten des Menschen erkannt werden können, welche als Quittiersignal interpretiert werden. Auf diese Weise ist der erfindungsgemäße Arbeitsplatz eingerichtet, die Merkmale, Merkmalskombinationen und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verwirklichen.According to a second aspect of the present invention, a workplace is proposed for protectionless cooperation between a human and a robot. The work station comprises a robot and a traffic light system, as already described in connection with the first aspect of the invention. In addition, the workplace includes a locating device and a sensor device. The locating device is set up to detect whether the person has vacated a predetermined safety area. For this purpose, the locating device may for example comprise a light barrier and / or an optical sensor. Of course, other sensors can be used as a locating device. The traffic light system is set up to signal a first operating step currently carried out by the robot by a first light signal and to signalize an end of the second operating step by a second light signal. Further, the traffic light system is adapted to prompt the human in response to input of an acknowledgment signal by means of a third light signal to leave the security area. Finally, the sensor device is set up to generate the acknowledgment signal. This can be done, for example, in response to an actuation of an electrical switch by humans. Alternatively or additionally, optical and / or capacitive sensors can be contained in the sensor device, by means of which gestures of the human being can be recognized, which are interpreted as an acknowledgment signal. In this way, the workstation according to the invention is set up to realize the features, feature combinations and advantages of the method according to the invention.

Auch die Lichtzeichenanlage des erfindungsgemäßen Arbeitsplatzes kann vorzugsweise eingerichtet sein, mittels eines vierten Lichtzeichens ein Erreichen einer vordefinierten Zeitdauer vor dem Ende des ersten Arbeitsschrittes des Roboters zu signalisieren. Auf diese Weise kann sich der Mensch erforderliches Werkzeug greifen, in Position gehen und somit die Übergabezeit zwischen dem ersten Arbeitsschritt des Roboters und einem nachfolgend von ihm selbst durchzuführenden Arbeitsschritt zu minimieren.The light-signaling system of the workstation according to the invention can also be set up to signal, by means of a fourth light signal, a reaching of a predefined period of time before the end of the first working step of the robot. In this way, the man required tool can grab, go into position and thus to minimize the transfer time between the first step of the robot and a subsequently to be performed by himself work step.

Die erfindungsgemäß verwendete Lichtzeichenanlage kann derart am Roboter befestigt sein, dass das erste Lichtzeichen, das zweite Lichtzeichen und das dritte Lichtzeichen jederzeit für den Menschen, insbesondere aus allen Richtungen und zu jeder Zeit, optisch erkennbar sind. Mit anderen Worten ist die Lichtzeichenanlage derart angeordnet, dass zumindest von sämtlichen Positionen außerhalb des Sicherheitsbereiches bevorzugt auch von sämtlichen Positionen innerhalb des Sicherheitsbereiches, das jeweils ausgegebene Lichtzeichen sicher und unverzüglich durch den Menschen erkennbar ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass die gewünschte Wirkung der Lichtzeichen erst verzögert oder überhaupt nicht eintritt.The light-signaling system used in accordance with the invention can be attached to the robot in such a way that the first light signal, the second light signal and the third light signal are visually recognizable to humans at all times, in particular from all directions and at all times. In other words, the traffic light system is arranged such that, at least from all positions outside the security area, preferably also from all positions within the security area, the respectively emitted light signal can be recognized safely and immediately by humans. This prevents the desired effect of the light signals from being delayed or not occurring at all.

Die Lichtzeichen können sich voneinander durch zumindest eine unterschiedliche Farbe unterscheiden. Insbesondere kann das Lichtzeichen im Wesentlichen aus der jeweiligen Lichtfarbe bestehen. Ähnlich einer Ampel ist in diesem Fall die mit dem Lichtzeichen codierte Information über die Farbe des Lichtzeichens erkennbar. Dies ermöglicht eine dauerhafte und unverzügliche Verfügbarkeit der mit dem jeweiligen Lichtzeichen transportierten Information.The light signals may differ from each other by at least one different color. In particular, the light signal can essentially consist of the respective light color. Similar to a traffic light in this case, the encoded with the light signal information about the color of the light is recognizable. This allows a permanent and immediate availability of the information transported with the respective light signals.

Die Lichtzeichenanlage kann LED-Leuchtmittel umfassen, welche einerseits energieeffizient betrieben werden können, andererseits aufgrund ihrer geringen Masse keine wesentlichen Funktionseinschränkungen für den Roboter hervorrufen. Die LEDs können beispielsweise streifenförmig am Korpus des Roboters angebracht sein. Alternativ oder zusätzlich können die Greifarme/Werkzeuge des Roboters mit den LED-Leuchtmitteln versehen sein.The traffic light system may include LED bulbs, which on the one hand can be operated energy-efficient, on the other hand cause no significant functional restrictions for the robot due to their low mass. The LEDs can be mounted, for example, strip-shaped on the body of the robot. Alternatively or additionally, the gripping arms / tools of the robot can be provided with the LED lighting means.

Das Quittiersignal kann ein Ende eines zweiten Arbeitsschrittes, welcher durch den Menschen ausgeführt worden ist, kennzeichnen. Eine zu dessen Erzeugung verwendbare Signalisierungseinrichtung („Sensoreinrichtung”) kann, insbesondere innerhalb des Sicherheitsbereiches, angeordnet sein. Sofern der vom Menschen auszuführende zweite Arbeitsschritt innerhalb des Sicherheitsbereiches endet, ist eine unverzügliche Eingabe des Quittiersignals möglich. Dies wiederum hat den Vorteil, dass den Menschen nicht gefährdende (vorbereitende) Arbeitsschritte des Roboters oder eines seiner Werkzeuge (z. B. Vorheizen einer Klebepistole o. ä.) bereits gestartet werden können, ohne dass der Mensch den Sicherheitsbereich verlassen hat. Den Menschen gefährdende Bewegungen oder andere Aktionen des Roboters haben selbstverständlich dennoch so lange zu unterbleiben, bis der Mensch den Sicherheitsbereich verlassen hat.The acknowledgment signal may indicate an end of a second operation performed by humans. A signaling device ("sensor device") which can be used for its production can be arranged, in particular within the security area. If the second to be carried out by humans Step ends within the security area, an immediate input of the acknowledgment signal is possible. This, in turn, has the advantage that the work can not be started by the robot or one of his tools (eg preheating a glue gun or the like) that does not endanger humans without the human having left the safety area. Needless to say, human-endangering movements or other actions of the robot have to be stopped until the human has left the security area.

Zur Erhöhung der Wahrnehmbarkeit der Lichtzeichen können diese intermittierend ausgegeben werden, wodurch insbesondere eine zusätzliche Dringlichkeit kommuniziert werden kann. Hierzu kann das Lichtzeichen zunächst eine konstante Intensität aufweisen und nach Ablauf einer vorbestimmten (fruchtlos verstrichenen) Zeit in einen intermittierenden Modus wechseln, um dem Anwender die enthaltene Information nachdrücklicher mitzuteilen. Insbesondere für das dritte Lichtzeichen eignet sich die intermittierende Ausgabe, falls eine Ausgabe mit konstanter Intensität bislang unbeachtet blieb. Ein versehentliches Blockieren des Sicherheitsbereiches nach dem Quittiersignal kann somit verhindert werden.To increase the visibility of the light signals they can be output intermittently, which in particular an additional urgency can be communicated. For this purpose, the light signal initially have a constant intensity and after expiration of a predetermined (fruitlessly elapsed) time switch to an intermittent mode in order to communicate to the user the information contained more emphatically. The intermittent output is particularly suitable for the third light signal if a constant intensity output has hitherto been ignored. An accidental blocking of the safety area after the acknowledgment signal can thus be prevented.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the figures. Show it:

1 eine erste perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Arbeitsplatzes; 1 a first perspective view of a first embodiment of an inventively designed workplace;

2 eine zweite perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Arbeitsplatzes; 2 a second perspective view of a second embodiment of an inventively designed workplace;

3 eine dritte perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Arbeitsplatzes; und 3 a third perspective view of a third embodiment of an inventively designed workplace; and

4 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 a flowchart illustrating steps of an embodiment of a method according to the invention.

1 zeigt einen Arbeitsplatz 10, an welchem ein Mensch 3 und zwei Roboter 1, 2 schutzzaunlos miteinander kooperieren können. Zur Veranschaulichung optisch hervorgehoben sind eine Warnzone 9 und eine Gefahrenzone 11, welche den Robotern 1, 2 näher als die Warnzone 9 gelegen ist, mittels welchen der Arbeitsplatz 10 in für die Sicherheit des Menschen 3 unterschiedlich kritische Raumbereiche eingeteilt ist. Ein Sicherheitsbereich 6 bildet den Kern des Operationsbereiches der Roboter 1, 2. Sowohl der Sicherheitsbereich 6 als auch der Gefahrenbereich 11 und der Warnbereich 9 werden durch eine Ortungseinrichtung 7 überwacht, welche auch als Sensoreinrichtung 8 zur Eingabe eines Quittiersignals eingerichtet ist. Der Roboter 1 weist ein Werkzeug 12 zur Halterung einer elektrochemischen Speicherzelle (nicht dargestellt) auf, an welcher auch der Mensch 3 Arbeitsschritte durchzuführen hat. Sofern der Roboter 1 oder der Roboter 2 auf die Fertigstellung eines Arbeitsschrittes durch den Menschen 3 warten und der Mensch 3 eine Geste zur Erstellung eines Quittiersignals mittels der Sensoreinrichtung 8 ausgegeben hat, den Sicherheitsbereich 6 und den Gefahrenbereich 11 jedoch noch nicht verlassen hat, wird eine in den nachfolgenden Figuren dargestellte und diskutierte Lichtzeichenanlage zur Ausgabe eines dritten Lichtzeichens verwendet, mittels dessen der Mensch 3 zum Verlassen des Sicherheitsbereiches 6 und des Gefahrenbereiches 11, bevorzugt auch zum Verlassen des Warnbereiches 9 aufgefordert wird. 1 shows a workplace 10 on which a human being 3 and two robots 1 . 2 can cooperate with each other without a fence. For visualization, a warning zone is highlighted 9 and a danger zone 11 that the robots 1 . 2 closer than the warning zone 9 located by means of which the workplace 10 in for the safety of man 3 divided into different critical areas of space. A security area 6 forms the core of the operating area of the robot 1 . 2 , Both the security area 6 as well as the danger area 11 and the warning area 9 be by a locating device 7 monitors, which also as a sensor device 8th is set up to enter an acknowledgment signal. The robot 1 has a tool 12 for holding an electrochemical storage cell (not shown) on which also man 3 Has to carry out work steps. Unless the robot 1 or the robot 2 on the completion of a work step by humans 3 wait and man 3 a gesture for creating an acknowledgment signal by means of the sensor device 8th has spent the security area 6 and the danger area 11 however, has not yet left, a light-signaling system shown and discussed in the following figures is used to output a third light signal, by means of which the human 3 to leave the security area 6 and the danger area 11 , preferably also for leaving the warning area 9 is asked.

2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Arbeitsplatzes 10, welcher über eine Ortungseinrichtung 7 in Form einer optischen Kamera überwacht wird. Sofern der Mensch 3 seinen Arbeitsschritt ausgeführt und eine an dem Werkzeug 12 angeordnete Sensoreinrichtung 8 in Form eines Druckknopfes betätigt, den Sicherheitsbereich 6 jedoch noch nicht verlassen hat, wird eine an den Körpern der Roboter 1, 2 beziehungsweise an den Greifarmen der Roboter 1, 2 angeordnete Lichtzeichenanlage 4, 5 in Form streifenförmiger LED-Leuchtmittel angesteuert, um den Menschen 3 zum Verlassen des Sicherheitsbereiches 6 aufzufordern. 2 shows an alternative embodiment of a workplace 10 , which has a locating device 7 is monitored in the form of an optical camera. Unless the human being 3 executed his work step and one on the tool 12 arranged sensor device 8th operated in the form of a push button, the security area 6 however, has not yet left one on the bodies of the robot 1 . 2 or on the gripper arms of the robot 1 . 2 arranged traffic light system 4 . 5 in the form of strip-shaped LED bulbs driven to the people 3 to leave the security area 6 prompt.

3 zeigt eine alternative Ansicht des in 2 dargestellten Arbeitsbereiches. Erkennbar steht der Mensch 3 innerhalb des Sicherheitsbereiches 6 und somit in unmittelbarer Nähe zum Werkzeug 12 des Roboters 1. Eine Betätigung der Sensoreinrichtung 8 am Werkzeug 12 ist soeben durch den Menschen 3 erfolgt, im Ansprechen worauf die Ortungseinrichtung 7 die Lichtzeichenanlagen 4, 5 an den Körpern beziehungsweise Armen der Roboter 1, 2 ansteuert, um den Menschen 3 zum Verlassen des Sicherheitsbereiches 6, des Gefahrenbereiches 11 sowie des Warnbereiches 9 aufzufordern. Die Lichtzeichenanlagen 4, 5 sind derart über die Oberfläche der Roboter 1, 2 verteilt, dass der Mensch aus jeder Position innerhalb und außerhalb des Sicherheitsbereiches 6 beziehungsweise des Gefahrenbereiches 11 beziehungsweise des Warnbereiches 9 unabhängig von einer aktuellen Stellung der Roboter 1, 2 zumindest ein Leuchtmittel der Lichtzeichenanlagen 4, 5 optisch erfassen kann. Die Signalisierung mittels der Lichtzeichenanlagen 4, 5 soll einfach und anhand einer leicht verständlichen Farbwahl erfolgen. Im Beispiel können die Farben grün, rot und blau gewählt werden. Grün bedeutet, dass der Roboter derzeit einen ersten Arbeitsschritt durchführt. Rot bedeutet, dass der Anwender aufgefordert ist, einen Arbeitsschritt durchzuführen. Blau bedeutet, dass der Anwender den Sicherheitsbereich um die Roboter zu verlassen hat. Grünes Blinken oder eine vierte Farbe (z. B. gelb oder orange) kann verwendet werden, um ein viertes Lichtzeichen zum Ankündigen eines kurzfristig bevorstehenden Endes des ersten Arbeitsschrittes zu signalisieren. Beispielsweise können die in dem vorstehend beschriebenen Beispiel genannten Farben grün und rot auch umgekehrt verwendet werden, um ein unbeabsichtigtes Betreten des Sicherheitsbereiches 6 mit einer Warnfarbe (rot) zu verhindern, während eine grüne Farbe ein gefahrloses Betreten des Sicherheitsbereiches 6 in Aussicht stellt. 3 shows an alternative view of the in 2 illustrated work area. Recognizable is the person 3 within the security area 6 and thus in the immediate vicinity of the tool 12 of the robot 1 , An actuation of the sensor device 8th on the tool 12 is just through man 3 takes place, in response to which the locating device 7 the traffic light systems 4 . 5 on the bodies or arms of the robot 1 . 2 drives to the people 3 to leave the security area 6 , the danger area 11 and the warning area 9 prompt. The traffic light systems 4 . 5 are so over the surface of the robot 1 . 2 that man spreads from every position inside and outside the security area 6 or the danger area 11 or the warning area 9 regardless of a current position of the robot 1 . 2 at least one light source of the traffic light systems 4 . 5 can capture optically. Signaling by means of traffic light systems 4 . 5 should be done easily and with an easy-to-understand color choice. In the example, the colors green, red and blue can be selected. Green means that the robot is currently performing a first step. Red means that the user is prompted to To carry out work step. Blue means that the user has to leave the safety area around the robots. Green flashing or a fourth color (eg, yellow or orange) can be used to signal a fourth light to announce a short term end of the first step. For example, the colors mentioned in the above-described example, green and red, can also be used vice versa in order to prevent unintentional entry into the security area 6 with a warning color (red) to prevent, while a green color a safe entering the security area 6 in prospect.

4 zeigt Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In Schritt 100 signalisiert ein erstes Lichtzeichen einer Lichtzeichenanlage einen aktuell durch einen Roboter ausgeführten ersten Arbeitsschritt in einem Arbeitsplatz zur Mensch-Roboter-Kooperation. Mit voranschreitender Fertigstellung des ersten Arbeitsschrittes wird in Schritt 200 zu einem vordefinierten Zeitpunkt vor dem Ende des ersten Arbeitsschrittes mittels eines vierten Lichtzeichens der Lichtzeichenanlage signalisiert, dass der Mensch sich auf die Ausführung eines zweiten Arbeitsschrittes vorbereiten sollte. Ist das Ende des ersten Arbeitsschrittes in Schritt 300 schließlich gekommen, wir dies durch eine Ausgabe eines zweiten Lichtzeichens der Lichtzeichenanlage signalisiert, Anschließend wird in Schritt 400 erkannt, dass der Mensch einen vorbestimmten Sicherheitsbereich um den Roboter bislang noch nicht geräumt hat. Um die Effizienz bei der Mensch-Roboter-Kooperation zu steigern, wird der Mensch in Schritt 500 mittels eines dritten Lichtzeichens der Lichtzeichenanlage zum Verlassen des Sicherheitsbereiches aufgefordert, sobald er ein Quittiersignal erzeugt hat. Auf diese Weise kann eine rasche Wiederaufnahme der Arbeit durch den Roboter gefördert und die Effizienz bei der Mensch-Roboter-Kooperation erhöht werden. Insofern als die Lichtzeichenanlage bevorzugt als Teile der Roboter verstanden werden können, stellt die vorliegende Erfindung eine Art ”visualisierte Interaktionssprache” des Roboters dar, mittels welchem der Mensch und der Roboter die Übergabe von Teilprozessen koordinieren können. 4 shows steps of an embodiment of a method according to the invention. In step 100 A first light signal of a traffic light system signals a first work step currently being carried out by a robot in a workstation for human-robot cooperation. With progressing completion of the first step is in step 200 at a predefined time before the end of the first step by means of a fourth light signal of the traffic light system signals that man should prepare for the execution of a second step. Is the end of the first step in step 300 finally come, we signaled this by issuing a second light signal from the traffic light, then in step 400 Recognized that the human has not yet cleared a predetermined safety area around the robot. In order to increase the efficiency in human-robot cooperation, man will step in 500 prompted to leave the security area by means of a third light signal of the traffic light system, as soon as it has generated an acknowledgment signal. In this way, a rapid resumption of the work can be promoted by the robot and the efficiency in the human-robot cooperation can be increased. Insofar as the traffic light system can preferably be understood as parts of the robot, the present invention represents a kind of "visualized interaction language" of the robot, by means of which the human and the robot can coordinate the transfer of sub-processes.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: erster Roboterfirst robot
22: zweiter Robotersecond robot
33: Menschhuman
4, 54, 5: Lichtzeichenanlage (LED-Streifen)Traffic light system (LED strip)
66: Sicherheitsbereichsecurity area
77: Ortungseinrichtunglocating device
88th: Sensoreinrichtungsensor device
99: Warnbereichwarning area
1111: Gefahrenbereichdanger area
1212: WerkzeugTool
100 bis 500100 to 500: Verfahrensschrittesteps

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 20848971 B1 [0004]
DE 102012007242 A1 [0005]

Claims

Method for communication between a robot ( 1 . 2 ) and a human ( 3 ) in the cooperation between the robot ( 1 . 2 ) and humans ( 3 ) comprising the steps of: signaling ( 100 ) one currently by the robot ( 1 . 2 ) executed first step by a first light signal of a traffic light system ( 4 . 5 ), - signaling ( 300 ) of an end of the first step by a second light signal of the traffic light system ( 4 . 5 ), - Detect ( 400 ), that the human ( 3 ) a predetermined security area ( 6 ) around the robot ( 1 . 2 ) has not yet cleared, and - calling ( 500 ) of the human ( 1 ) by means of a third light signal of the traffic light system ( 4 . 5 ) to leave the security area ( 6 ) in response to an acknowledge signal.

Method according to claim 1 further comprising - signaling ( 200 ) of reaching a predefined time duration before the end of the first working step by means of a fourth light signal of the traffic light system ( 4 . 5 ).

Workplace for protection-free cooperation between a human being ( 3 ) and a robot ( 1 . 2 ) comprising: - the robot ( 1 . 2 ), - a traffic light system ( 4 . 5 ), - a locating device ( 7 ), and - a sensor device ( 8th ), the locating device ( 7 ) is set up to recognize whether man ( 3 ) a predetermined security area ( 6 ), the traffic light system ( 4 . 5 ) is set up, - one currently by the robot ( 1 . 2 ) signaled first step by a first light signal to signal - signal an end of the first step by a second light signal, and - the people ( 3 ) in response to inputting an acknowledgment signal by means of a third light signal to leave the security area ( 6 ), wherein the sensor device is set up to generate the acknowledgment signal.

Workstation according to claim 3, wherein the traffic light system ( 4 . 5 ) is further configured to signal by means of a fourth light signal reaching a predefined period of time before the end of the first step.

Method according to one of claims 1 or 2 or workstation ( 10 ) according to one of claims 3 or 4, wherein the traffic light system ( 4 . 5 ) on the robot ( 1 . 2 ), that the first light signal, the second light signal and the third light signal at any time for humans, in particular from all directions and at any time, are visually recognizable.

Method according to one of claims 1, 2 or 5 or workstation ( 10 ) according to one of claims 3 to 5, wherein the first light signal, the second light signal and the third light signal each have different colors, in particular consist of the respective light color.

Method according to one of claims 1, 2, 5 or 6 or workstation ( 10 ) according to one of claims 3 to 6, wherein the traffic light system ( 4 . 5 ), in particular strip-shaped, LED lighting means, which preferably on the body of the robot ( 1 . 2 ) and / or are arranged on one of its gripping arms.

Method according to one of claims 1, 2, or 5 to 7 or workstation ( 10 ) according to one of claims 3 to 7, wherein the acknowledgment signal is an end of a second step by the human ( 3 ).

Method according to one of claims 1, 2, or 5 to 8 or workstation ( 10 ) according to one of claims 3 to 8, wherein the acknowledgment signal in the security area ( 6 ) is to be entered.

Method according to one of claims 1, 2, or 5 to 9 or workplace ( 10 ) according to one of claims 3 to 9, wherein the light signals are each designed intermittently or have a constant intensity over time.