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Die Erfindung betrifft eine Hülle für einen Roboter.
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Der Einsatz von Robotern für sogenannte Mensch-Roboter-Kooperationen wird zunehmend erprobt und erforscht. Bei der Mensch-Roboter-Kooperation führen Menschen und Roboter, insbesondere Leichtbauroboter, gemeinsam feinste Montagearbeiten durch. Mithilfe der sensitiven Motorik seines Greifarms kann der Leichtbauroboter beispielsweise Objekte feinfühlig abtasten und schwierige Arbeiten präzise durchführen. Der Roboter kann beispielsweise so platziert und eingestellt werden, dass er einen Mitarbeiter ergonomisch optimal unterstützt. So übernimmt der Leichtbauroboter zum Beispiel anstrengende Arbeitsschritte wie Über-Kopf-Tätigkeiten.
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Eine wesentliche Herausforderung bei der Mensch-Roboter-Kooperation besteht darin, die Sicherheit eines Menschen bei der Zusammenarbeit mit derartigen Robotern nicht zu gefährden.
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Die
DE 10 2011 101 886 A1 zeigt eine Schutzhülse für ein stabförmiges Arbeitsorgan eines Werkzeugs. Die Schutzhülse weist einen Innendurchmesser auf, der größer ist als ein Außendurchmesser des Arbeitsorgans, so dass die Schutzhülse auf das Arbeitsorgan ausgeschoben werden kann.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hülle für einen Roboter bereitzustellen, mittels welcher eine besonders sichere Mensch-Roboter-Kooperation ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine Hülle für einen Roboter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Hülle für einen Roboter umfasst ein in einen flexiblen Trägerwerkstoff eingebettetes Gewebe, welches mehrere Verstärkungsfasern aufweist, wobei die Hülle derart dimensioniert ist, dass mittels dieser zumindest ein Teil des Roboters umschließbar ist. Die erfindungsgemäße Hülle kann mit anderen Worten also als eine Art Verkleidung für ein an einem Roboter angeordnetes Werkzeug oder für einen Teil des Roboters, wie beispielsweise Roboterarme, Robotergelenke und dergleichen, oder den gesamten Roboter dienen.
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Dadurch, dass die Hülle ein in einen flexiblen Trägerwerkstoff eingebettetes Gewebe aus mehreren Verstärkungsfasern aufweist, kann der Roboter oder können Teile des Roboters so umschlossen werden, dass es zumindest bei leichten Berührungen zwischen dem Roboter und einem mit dem Roboter kooperierenden Menschen zu keinen Verletzungen beim Menschen kommt. Insbesondere dadurch, dass das Gewebe in den flexiblen Trägerwerkstoff eingebettet ist, bietet die Hülle relativ gute Dämpfungseigenschaften, sodass mögliche Kollisionen zwischen einem mit der Hülle versehenen Roboter und einem Menschen stark gedämpft werden. Dadurch, dass ein aus mehreren Verstärkungsfasern bestehendes Gewebe in den flexiblen Trägerwerkstoff eingebettet ist, lässt sich im Wesentlichen eine beliebige Form für eine Mensch-Roboter-Kooperations-konforme Umhausung eines Roboters darstellen. Die als Umhausung des Roboters oder eines Teils des Roboters dienende Hülle ist durch die Verstärkungsfasern besonders stabil und kann somit nicht zerreißen oder zerbrechen. Durch den das Gewebe umschließenden Trägerwerkstoff ist die Hülle auch leicht verformbar, da der Trägerwerkstoff als solcher flexibel ist. Mittels der erfindungsgemäßen Hülle wird also eine besonders sichere Mensch-Roboter-Kooperation ermöglicht, da mittels der Hülle der Roboter besonders einfach umschlossen und ein Mensch bei Kollisionen mit dem Roboter besonders gut geschützt werden kann.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Hülle schlauchförmig ausgebildet ist und eine aus dem in den Trägerwerkstoff eingebetteten Gewebe ausgebildete Außenseite und Innenseite aufweist, die mittels eines Gases, insbesondere mittels Pressluft, voneinander beabstandet gehalten sind. Durch die schlauchförmige Ausgestaltung der Hülle mit der Außenseite und der Innenseite kann ein Zwischenraum zwischen der Außenseite und der Innenseite auf einfache Weise mit Luft, insbesondere Pressluft, befüllt werden. Aufgrund der Verstärkungsfasern kann die Hülle nicht über die Maßen aufgedehnt beziehungsweise aufgeweitet werden. Durch das Gas, insbesondere durch die Pressluft, werden nicht nur die Außenseite und Innenseite der Hülle voneinander beabstandet, sondern es wird zusätzlich noch ein Dämpfungseffekt erzielt, sodass bei Kollisionen zwischen dem Roboter und einem Mitarbeiter dieser besonders gut geschützt werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Hülle einen Drucksensor aufweist. Mit anderen Worten ist also ein Drucksensor in die Hülle integriert, sodass Berührungen mit Menschen oder anderen Objekten auf einfache Weise erfasst werden können. Beispielsweise kann in Folge dessen beispielsweise eine Bewegung des Roboters unmittelbar gestoppt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Verstärkungsfasern Glasfasern und/oder Kupferfasern sind. Dadurch ist es möglich, dass Formänderungen der Hülle auch durch andere beziehungsweise weitere Sensoren detektiert werden können, die beispielsweise mit den Glasfasern und/oder Kupferdrähten verbunden sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein Teil der Verstärkungsfasern Nylonfasern sind. Nylonfasern sind besonders reißfest und sorgen somit dafür, dass die Hülle besonders stabil und insbesondere besonders reißfest ausgebildet ist. Dadurch kann die Hülle die beim Einsatz des Roboters auftretenden Belastungen besonders gut schadlos überstehen. Es können aber auch andere Industriefasern als Verstärkungsfasern eingesetzt werden, vor allem solche, die eine hohe Stabilität und Reißfestigkeit aufweisen.
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Schließlich ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Trägerwerkstoff aus Gummi ist. Beispielsweise kann der Trägerwerkstoff aus einem synthetischen Gummi in Form eines Polymers oder dergleichen ausgebildet sein. Dadurch, dass der Trägerwerkstoff aus Gummi ist, weist die Hülle eine besonders hohe Flexibilität auf. Infolgedessen wird die Lebensdauer des Gewebes erhöht, da das Gewebe durch den Gummi luftdicht umschlossen ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische Schnittdarstellung einer Hülle für einen Roboter, wobei die Hülle schlauchförmig ausgebildet und an einem Roboterarm des Roboters angeordnet ist.
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Eine insgesamt mit 10 bezeichnete Hülle für einen nicht näher bezeichneten Roboter umfasst eine Außenseite 12 und eine Innenseite 14. Sowohl die Außenseite 12 als auch die Innenseite 14 sind aus einem in einen flexiblen Trägerwerkstoff eingebetteten Gewebe hergestellt, wobei das Gewebe mehrere Verstärkungsfasern aufweist, die in den flexiblen Trägerwerkstoff eingebettet sind.
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Im vorliegend gezeigten Fall ist die Hülle 10 schlauchförmig ausgebildet, wobei ein Zwischenraum 16 zwischen der Außenseite 12 und der Innenseite 14 mit Pressluft befällt ist, sodass die Außenseite 12 und die Innenseite 14 voneinander beabstandet gehalten werden. Die Hülle 10 umschließt dabei einen Roboterarm 18 des nicht näher bezeichneten Roboters. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Hülle 10 weitere Gliedmaßen, Gelenke und dergleichen des Roboters ebenfalls umschließt. Die Hülle 10 kann dabei wahlweise so dimensioniert sein, dass sie nur einzelne Arme, Gelenke und dergleichen des Roboters oder auch den gesamten Roboter umschließt.
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Die Hülle 10 umfasst des Weiteren noch zumindest einen Drucksensor 20, der gemäß der vorliegend gezeigten Ausführungsform an der Innenseite 14 der Hülle 10 angeordnet ist. Der Trägerwerkstoff, in welchen die Verstärkungsfasern eingebettet sind, ist aus einem Gummi, beispielsweise in Form eines synthetischen Gummis auf Polymerbasis, hergestellt. Bei den Verstärkungsfasern handelt es sich um Industriefasern, wie beispielsweise Nylon oder dergleichen. Zudem können einige der Verstärkungsfasern zudem auch aus Glasfasern und/oder Kupferfasern ausgebildet sein. Diese Glasfasern und/oder Kupferfasern, welche in einen Teil des Gewebes ausbilden, können zusätzlich auch noch als Kollisionssensoren genutzt werden.
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Durch das Gewebe kann die Hülle 10 im Wesentlichen in jede beliebige Form gebracht werden. Insbesondere durch die in den flexiblen Trägerwerkstoff eingebetteten Verstärkungsfasern ist die Hülle 10 besonders stabil und kann jede Form annehmen.
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Da die Verstärkungsfasern von dem flexiblen Trägerwerkstoff umschlossen bzw. in diesen eingebettet sind, ist eine besonders hohe Flexibilität der Hülle 10 gegeben. Zudem wird die Lebensdauer des die Verstärkungsfasern umfassenden Gewebes erhöht, da das Gewebe mittels des Trägerwerkstoffs luftdicht umschlossen ist.
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Als Verstärkungsfasern werden insbesondere besonders reißfeste Fasern ausgewählt, damit die Hülle 10 nach der Befüllung mit Pressluft reißfest ist und stabil in Form bleibt. Je nach Randbedingungen und insbesondere zu erwartenden Belastungen der Hülle 10 können dabei unterschiedlichste Materialien für die Hülle 10 verarbeitet werden.
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Die Hülle 10 eignet sich insbesondere dafür, einen Roboter zumindest teilweise oder auch vollständig zu umhausen, wenn der Roboter im Zuge einer Mensch-Roboter-Kooperation eingesetzt wird. Die Hülle 10 weist aufgrund des flexiblen Trägerwerkstoffs und der Befüllung mit Pressluft sehr gute Dämpfungseigenschaften auf, sodass selbst bei einer Berührung zwischen der Hülle 10, welche einen Roboter umschließt, und einem Werker dieser vor Verletzungen bewahrt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011101886 A1 [0004]
