DE102015008023A1

DE102015008023A1 - Steuern einer Maschine, insbesondere eines Roboters, mittels eines tragbaren Handgeräts

Info

Publication number: DE102015008023A1
Application number: DE102015008023.7A
Authority: DE
Inventors: Gernot Nitz
Original assignee: KUKA Roboter GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2016-12-29
Also published as: WO2016206779A1

Abstract

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern einer Maschine, insbesondere eines Roboters (1), mittels eines tragbaren Handgeräts (10), umfasst die wenigstens teilweise automatisierten Schritte: – Ermitteln (S10) eines Beschleunigungswertes (a), der von einer, insbesondere dreidimensionalen und/oder intertialen, Beschleunigung des Handgeräts und/oder einer Zeitableitung dieser Beschleunigung abhängt; und – Stillsetzen (S30) der Maschine in Abhängigkeit (S20, S40, S70) von dem Beschleunigungswert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Maschine, insbesondere eines Roboters, mittels eines tragbaren Handgeräts, sowie ein tragbares Handgerät, eine Anordnung und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der DE 10 2006 029 067 A1 ist ein tragbares Handgerät zum Steuern eines Roboters mit einem Notaus-Schalter bekannt, bei dessen Betätigung der Roboter stillgesetzt wird.
Um den Notaus-Schalter zu betätigen, muss dieser zunächst mit einer Bedienhand erreicht werden, was je nach Entfernung der Bedienhand zum Notaus-Schalter und gegebenenfalls anderweitig, etwa durch eine gegriffene Traglast, beanspruchter Bedienhand erschwert sein und/oder wertvolle Reaktionszeit kosten kann. Gegebenenfalls, beispielsweise bei einer, insbesondere maschinenkollisionsbedingten, Bewusstlosigkeit, Verletzung und/oder Einklemmung, kann der Notaus-Schalter mit der Bedienhand eventuell nicht mehr oder nur verzögert und/oder unsicher betätig werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Betrieb einer Maschine, insbesondere eines Roboters, mittels eines tragbaren Handgeräts zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 8, 15 und 16 stellen ein tragbares Handgerät, eine Anordnung mit dem Handgerät und einer mittels des Handgeräts steuerbaren Maschine bzw. ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern einer Maschine, insbesondere eines Roboters, mittels eines tragbaren Handgeräts, die teilweise oder vollständig automatisierten Schritte:

– Ermitteln eines Beschleunigungswertes, der von einer Beschleunigung des Handgeräts und/oder einer Zeitableitung dieser Beschleunigung abhängt; und
– Stillsetzen der Maschine in Abhängigkeit von dem Beschleunigungswert.

Ein tragbares bzw. mobiles Handgerät zum Steuern einer bzw. der Maschine, insbesondere eines bzw. des Roboters, nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, insbesondere hard- und/oder softwaretechnisch, zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet und/oder weist auf:

– Mittel zum Ermitteln eines Beschleunigungswertes, der von einer Beschleunigung des Handgeräts und/oder einer Zeitableitung dieser Beschleunigung abhängt, und
– Mittel zum Auslösen eines Stillsetzens der Maschine in Abhängigkeit von dem Beschleunigungswert.

Eine Anordnung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein hier beschriebenes tragbares Handgerät, eine bzw. die mittels des Handgeräts steuerbare, insbesondere gesteuerte, Maschine, insbesondere einen bzw. den Roboter, und ein durch das Handgerät auslös- bzw. kommandierbares Mittel, insbesondere eine Maschinen-, insbesondere Robotersteuerung, zum Stillsetzen der Maschine nach einem hier beschriebenen Verfahren auf.
In einer Ausführung sind das Handgerät und die Maschinen-, insbesondere Robotersteuerung, leitungsgebunden oder drahtlos, signalverbunden bzw. kommunizieren leitungsgebunden oder drahtlos miteinander bzw. sind hierzu eingerichtet.
Durch das Stillsetzen bzw. Auslösen des Stillsetzens in Abhängigkeit bzw. auf Basis von einem ermittelten Beschleunigungswert, der von einer Beschleunigung des Handgeräts und/oder deren Zeitableitung abhängt, kann der Anwender in einer Ausführung vorteilhaft die Maschine dadurch stillsetzen, dass er das Handgerät willentlich oder unwillentlich derart beschleunigt, dass ein entsprechender Beschleunigungswert ermittelt wird.
Die Maschine kann insbesondere eine mehrachsige Maschine, insbesondere eine Werkzeug-, Ur- oder Umform- oder Födermaschine bzw. -einrichtung sein. In einer Ausführung ist die Maschine ein Roboter, insbesondere ein mehrachsiger Industrieroboter.
Die Beschleunigung kann insbesondere eine inertiale Beschleunigung bzw. eine Beschleunigung relativ zu bzw. gegenüber einer ortsfesten Umgebung der Maschine unter Berücksichtigung bzw. zuzüglich der Erdbeschleunigung sein. Mit anderen Worten weist in einer Ausführung ein Handgerät, welches relativ zu einer ortsfesten Umgebung der Maschine ruht, im Sinne der vorliegenden Erfindung als inertiale Beschleunigung (nur) die Erdbeschleunigung auf, ein Handgerät, welches relativ zu der ortsfesten Umgebung der Maschine beschleunigt ist bzw. wird, als inertiale Beschleunigung diese Erhöhung oder Reduzierung der relativen Geschwindigkeit des Handgeräts gegenüber seiner Umgebung zuzüglich der Erdbeschleunigung.
In einer Ausführung ist die Beschleunigung eine dreidimensionale, insbesondere kartesische, Beschleunigung, mit drei, insbesondere zueinander senkrechten, Komponenten parallel zu drei, insbesondere handgerät- oder umgebungsfesten, Raumrichtungen. In einer Ausführung wird die Beschleunigung durch einen triaxialen Beschleunigungssensor des Handgeräts ermittelt, in einer anderen Ausführung durch drei einzelne, uniaxiale Beschleunigungssensoren.
In einer anderen Ausführung ist die Beschleunigung eine ein- oder zweidimensionale, insbesondere kartesische, Beschleunigung, mit ein bzw. zwei, insbesondere zueinander senkrechten, Komponenten parallel zu einer bzw. zwei, insbesondere handgerät- oder umgebungsfesten, Raumrichtungen, insbesondere der Gravitationsrichtung. In einer Ausführung wird die Beschleunigung durch einen uni- bzw. biaxialen Beschleunigungssensor des Handgeräts ermittelt.
Allgemein wird unter einer inertialen Beschleunigung (des Handgeräts) im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Beschleunigung verstanden, wie sie theoretisch oder tatsächlich von einem oder mehreren Beschleunigungssensoren erfassbar ist, insbesondere erfasst wird bzw. würde.
In einer Ausführung hängt der Beschleunigungswert von der Beschleunigung, insbesondere einer oder mehrerer ihrer Komponenten, insbesondere von dem Betrag der Beschleunigung oder einer oder mehrerer ihrer Komponenten ab. Er kann insbesondere den Betrag der dreidimensionalen Beschleunigung angeben bzw. dieser Betrag sein. Gleichermaßen kann der Beschleunigungswert beispielsweise auch der größte Betrag der Beträge der drei Komponenten der dreidimensionalen Beschleunigung, ein Mittelwert der Beträge dieser drei Komponenten oder dergleichen sein.
Zusätzlich oder alternativ kann der Beschleunigungswert von einer, insbesondere ersten und/oder numerisch ermittelten, Zeitableitung der Beschleunigung abhängen, insbesondere diese, insbesondere betragsmäßig oder vorzeichenbehaftet, angeben bzw. sein. Die erste Zeitableitung der Beschleunigung wird auch als sogenannter Ruck bezeichnet.
Das Stillsetzen der Maschine ist in einer Ausführung ein Notaus-Stillsetzen, insbesondere ein sogenannter STOP 0, es kann insbesondere ein, insbesondere unverzügliches, Schließen, einer oder mehrerer, insbesondere aller, Bremsen der Maschine und/oder ein, insbesondere unverzügliches, Trennen, einer oder mehrerer, insbesondere aller, Antriebe der Maschine von einer Energieversorgung umfassen. Entsprechend kann das Auslösen eines Stillsetzens der Maschine ein Auslösen einer Notaus-Funktion, insbesondere einer Sicherheits-Abschaltung sein, insbesondere entsprechend der eingangs genannten DE 10 2006 029 067 A1 .
In einer Ausführung wird die Maschine stillgesetzt, falls der Beschleunigungswert einen oberen Grenzwert überschreitet, insbesondere für wenigstens einen Zeitraum. Entsprechend weist in einer Ausführung das Mittel zum Auslösen eines Stillsetzens der Maschine in Abhängigkeit von dem Beschleunigungswert Mittel zum Auslösen eines Stillsetzens der Maschine, falls der Beschleunigungswert einen oberen Grenzwert überschreitet, insbesondere für wenigstens einen Zeitraum, auf.
Hierdurch kann der Anwender in einer Ausführung willentlich durch entsprechende Beschleunigung des Handgeräts, insbesondere bereits durch manuelle Erhöhen von dessen Geschwindigkeit, insbesondere erst durch Aufschlagen auf ein Hindernis, insbesondere den eigenen Körper, die Maschine oder einen anderen Gegenstand, mit einem entsprechend abrupten bzw. stoßhaften Abbremsen des Handgeräts, den Stillstand auslösen.
Zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung unwillentlich, insbesondere bei Bewusstlosigkeit, durch entsprechende Beschleunigung des Handgeräts, insbesondere durch die bzw. infolge einer Kollision mit der Maschine, der Stillstand ausgelöst werden.
Durch eine Berücksichtigung eines Zeitraums für die Überschreitung des oberen Grenzwerts kann in einer Ausführung vorteilhaft eine ungewollte Stillstandauslösung, insbesondere durch eine kurze, unwillkürliche Beschleunigung des Handgeräts, vermieden und/oder ein Stoß gezielt zur Stillstandauslösung erkannt werden. Bevorzugt wird jedoch kein Zeitraum für die Überschreitung des oberen Grenzwertes berücksichtigt, so dass eine Überschreitung der Beschleunigung des Handgerätes sofort zu einer Stillstandauslösung führt. Dadurch kann vorteilhafterweise sichergestellt werden, dass ein Sturz des Handgerätes beispielsweise aufgrund der Bewusstlosigkeit des Benutzers zu einem sofortigen Stillstand der Maschine führt und somit das Risiko einer weiteren Verletzung des Benutzers durch die Maschine minimiert wird.
In einer Ausführung sind der obere Grenzwert und/oder der (Mindest)Zeitraum, der nachfolgend ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch als erster Zeitraum bezeichnet wird, fest vorgegeben. Wie vorstehend beschrieben kann der (Mindest)Zeitraum auch als Null vorgegeben sein bzw. kann eine Berücksichtigung eines (Mindest)Zeitraums nicht erfolgen bzw. in einer Ausführungsform ausgeschlossen sein. Hierdurch können in einer Ausführung vorteilhaft, insbesondere werkseitig, geeignete Werte unveränderbar vorgesehen werden. Gleichermaßen können der obere Grenzwert und/oder der erste Zeitraum variabel vorgebbar, insbesondere variabel vorgegeben, sein bzw. werden, insbesondere innerhalb fest, insbesondere werkseitig, vorgegebener Grenzen. Hierdurch können sie in einer Ausführung vorteilhaft an unterschiedliche Einsatzbedingungen angepasst werden.
In einer Ausführung entspricht der obere Grenzwert einer, insbesondere inertialen, Beschleunigung, die in einer Ausführungmehr als 100 [m/s²], insbesondere mehr als 150 [m/s²], insbesondere mehr als 190 [m/s²] beträgt, insbesondere also auch noch größer (vorgegeben) sein bzw. werden kann. Mit anderen Worten kann insbesondere ein oberer Grenzwert vorgegeben werden bzw. sein, der einer zulässigen Maximalbeschleunigung ohne Stillsetzen der Maschine von beispielsweise 200 [m/s²] (und damit (auch) von mehr als 190 [m/s²]) entspricht, so dass die vorstehenden quantitativen Angaben nur vorteilhafte Untergrenzen für eine solche Beschleunigung bzw. die Vorgabe des oberen Grenzwertes darstellen, ohne diese(n) hierauf zu beschränken.
Hierdurch führt in einer Ausführung eine rasche Bewegung des Handgeräts während seines normalen Gebrauchs wunschgemäß noch nicht zu einem (Auslösen eines) Stillstand(s), sondern erst eine über eine normale Handhabung hinausgehende Erhöhung seiner Geschwindigkeit, insbesondere erst ein (abruptes) Abbremsen durch (anschließendes) Anschlagen des Handgeräts an einen Widerstand, bei dem regelmäßig (noch) höhere (negative) Beschleunigungen erzielt werden können.
Zusätzlich oder alternativ entspricht der obere Grenzwert in einer Ausführung einer Beschleunigung, die in einer Ausführungweniger als 500 [m/s²], insbesondere weniger als 400 [m/s²], insbesondere weniger als 300 [m/s²] beträgt, insbesondere also beispielsweise die oben genannten 200 [m/s²] betragen kann. Die vorstehenden quantitativen Angaben stellen wiederum nur vorteilhafte Obergrenzen für eine solche Beschleunigung bzw. den oberen Grenzwert dar, ohne dass diese(r) hierauf beschränkt wäre.
Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft ein entsprechend sensibles Ansprechen realisiert, insbesondere ein Stillstand bereits durch eine über eine im normalen Gebrauch auftretende Erhöhung der Geschwindigkeit des Handgeräts ausgelöst werden.
Allgemein ist der obere Grenzwert in einer Ausführung so gewählt, dass er bei normaler Handhabung bzw. Bewegung des Handgeräts nicht überschritten wird, sondern erst bei einer bewussten Erhöhung seiner Geschwindigkeit, insbesondere erst bei einem, insbesondere anschließenden und/oder stoßhaften, Abbremsen infolge eines Auftreffens auf ein Hindernis, das insbesondere wenigstens die Masse des Handgeräts aufweist und/oder dessen Oberflächensteifigkeit wenigstens 50% der Oberflächensteifigkeit des Handgeräts und/oder eines menschlichen Körpers beträgt.
In einer Ausführung ist der obere Grenzwert von einer Orientierung der Beschleunigung relativ zur Richtung der Erdbeschleunigung bzw. Vertikalen abhängig.
So kann insbesondere in einer Ausführung die Maschine stillgesetzt werden, falls der Betrag einer vertikal nach oben gerichteten Beschleunigung des Handgeräts einen ersten oberen Grenzwert, beispielsweise 190 [m/s²], überschreitet, falls der Betrag einer vertikal nach unten gerichteten Beschleunigung des Handgeräts einen zweiten oberen Grenzwert, beispielsweise 210 [m/s²], überschreitet, oder falls der Betrag einer rein horizontalen Beschleunigung des Handgeräts einen dritten oberen Grenzwert, beispielsweise 200 [m/s²], überschreitet.
In einer Ausführung beträgt der erste Zeitraum wenigstens 0,01 s, insbesondere wenigstens 0,025 s, und/oder höchstens 0,1 s, insbesondere höchstens 0,05 s. In einer Ausführung beträgt der erste Zeitraum etwa 0 s im Rahmen des technisch Möglichen, insbesondere erfolgt keine explizite Verzögerung bzw. keine Überwachung des ersten Zeitraums.
Zusätzlich oder alternativ wird die Maschine in einer Ausführung stillgesetzt, falls der Beschleunigungswert einen unteren Grenzwert unterschreitet, insbesondere für wenigstens einen Zeitraum. Entsprechend weist in einer Ausführung das Mittel zum Auslösen eines Stillsetzens der Maschine in Abhängigkeit von dem Beschleunigungswert Mittel zum Auslösen eines Stillsetzens der Maschine, falls der Beschleunigungswert einen unteren Grenzwert überschreitet, insbesondere für wenigstens einen Zeitraum, auf.
Hierdurch kann der Anwender in einer Ausführung willentlich oder unwillentlich, insbesondere bei Bewusstlosigkeit, durch Fallenlassen des Handgeräts den Stillstand auslösen. Durch eine Berücksichtigung eines Mindestzeitraums für die Überschreitung des unteren Grenzwerts kann in einer Ausführung vorteilhaft eine ungewollte Stillstandauslösung, insbesondere durch eine kurze, unwillkürliche Beschleunigung des Handgeräts vertikal nach unten, vermieden werden.
In einer Ausführung sind der untere Grenzwert und/oder der (Mindest)Zeitraum, der nachfolgend ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch als zweiter Zeitraum bezeichnet wird, fest vorgegeben. Hierdurch können in einer Ausführung vorteilhaft, insbesondere werkseitig, geeignete Werte unveränderbar vorgesehen werden. Gleichermaßen können der obere Grenzwert und/oder der zweite Zeitraum variabel vorgebbar, insbesondere variabel vorgegeben, sein bzw. werden, insbesondere innerhalb fest, insbesondere werkseitig, vorgegebener Grenzen. Hierdurch können sie in einer Ausführung vorteilhaft an unterschiedliche Einsatzbedingungen angepasst werden.
In einer Ausführung entspricht der untere Grenzwert einer, insbesondere inertialen, Beschleunigung, die in einer Ausführung, insbesondere unter Berücksichtigung bzw. einschließlich der Erdbeschleunigung, wenigstens 0 [m/s²], insbesondere mehr als 0,1 [m/s²], insbesondere mehr als 0,2 [m/s²], insbesondere mehr als 0,5 [m/s²], insbesondere mehr als 1,0 [m/s²] beträgt. Zusätzlich oder alternativ entspricht der untere Grenzwert in einer Ausführung einer, insbesondere inertialen, Beschleunigung, die in einer Ausführung, insbesondere unter Berücksichtigung bzw. einschließlich der Erdbeschleunigung, weniger also [m/s²], insbesondere weniger als 5 [m/s²], insbesondere weniger als 4 [m/s²], insbesondere weniger als 3 [m/s²] beträgt. Mit anderen Worten kann insbesondere ein unterer Grenzwert vorgegeben werden bzw. sein, der einer erforderlichen Minimalbeschleunigung (einschließlich der Erdbeschleunigung) ohne Stillsetzen der Maschine von beispielsweise 7 [m/s²] und somit deutlich weniger als der Erdbeschleunigung entspricht. Die vorstehenden quantitativen Angaben stellen wiederum nur vorteilhafte Ober- bzw. Untergrenzen für eine solche Beschleunigung bzw. den unteren Grenzwert dar, ohne dass diese(r) hierauf beschränkt wäre. In einer Ausführung beträgt der (Mindest)Zeitraum wenigstens 0,01 s, insbesondere wenigstens 0,05 s, und/oder höchstens 0,5 s, insbesondere höchstens 0,2 s.
Hierdurch führen in einer Ausführung kurze Bewegungen nach unten und/oder Messrauschen wunschgemäß noch nicht zu einem (Auslösen eines) Stillstand(s), sondern erst ein, wenigstens im Wesentlichen, freier Fall, bei dem die Beschleunigung theoretisch 0 g bzw. 0 [m/s²] beträgt.
In einer Ausführung wird die Maschine in Abhängigkeit von dem Beschleunigungswert in sicherer Technik stillgesetzt. Entsprechend ist in einer Ausführung das Handgerät und/oder die Steuerung, insbesondere das Mittel zum Ermitteln eines Beschleunigungswertes, das Mittel zum Auslösen eines Stillsetzens und/oder das Mittel zum Stillsetzen der Maschine in sicherer Technik, insbesondere redundant, insbesondere diversitär, ausgebildet.
Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere die Maschine steuern kann.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
1: eine Anordnung mit einem Roboter und einem Handgerät nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
2: Beschleunigungswerte des Handgeräts über der Zeit; und
3: ein Verfahren zum Steuern des Roboters mittels des Handgeräts nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt eine Anordnung mit einem mehrachsigen Industrieroboter 1, einer Robotersteuerung 2 und einem tragbaren Handgerät 10 mit einem triaxialen Beschleunigungssensor 11, der mit der Steuerung 2 zur Steuerung des Roboters drahtlos signalverbunden ist bzw. kommuniziert.
Das Handgerät 10 bzw. die Robotersteuerung 2 führen ein nachfolgend insbesondere mit Bezug auf 3 erläutertes Verfahren zum Steuern des Roboters 1 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung aus. Das Handgerät weist hierzu software- bzw. programmtechnisch eingerichtete Mittel 12 auf.
In einem Schritt S10 ermittelt das Mittel 12 aus der durch den triaxialen Beschleunigungssensor 11 ermittelten dreidimensionalen inertialen Beschleunigung a mit drei Komponenten a_x, a_y, a_z parallel zu drei zueinander senkrechten, handgerätfesten Raumrichtungen x, y, z einen Beschleunigungswert a = [(a_x)² + (a_y)²(a_z)²]^1/2. D. h., bei ortsfestem Handgerät ermittelt der Beschleunigungssensor 11 eine inertiale Beschleunigung a ≈ 0.
In einem zweiten Schritt S20 vergleicht das Mittel 12 den Beschleunigungswert a mit einem oberen Grenzwert a₁. Wie in 2 angedeutet, ist der obere Grenzwert derart gewählt, dass er bei einer normalen Handhabung des Handgeräts 10 nicht auftritt, sondern erst bei einer bewusst übermäßigen Erhöhung seiner Geschwindigkeit oder sogar erst durch ein abruptes Abremsen durch ein (anschließendes) Anschlagen des Handgeräts gegen einen Gegenstand wie beispielsweise den Körper des Bedieners, den Roboter 1 oder seiner Steuerung 2.
Überschreitet der Beschleunigungswert a den oberen Grenzwert a₁ (S20: „Y”), löst das Mittel 12 über die Steuerung 2 einen Nothalt-Stillstand bzw. eine Sicherheitsabschaltung des Roboters 1 aus (S30).
Andernfalls (S20: „0”) vergleicht das Mittel 12 in einem zweiten Schritt S40 den Beschleunigungswert a mit einem unteren Grenzwert a₀. Wie in 2 angedeutet, ist der untere Grenzwert derart gewählt, dass er bei einer normalen Handhabung des Handgeräts 10 nicht auftritt, sondern erst bei einem im Wesentlichen freien Fall des Handgeräts.
Unterschreitet der Beschleunigungswert a den unteren Grenzwert a₀ nicht (S40: „N”), kehrt das Verfahren zu Schritt S10 zurück und ermittelt einen aktualisierten Beschleunigungswert a.
Unterschreitet der Beschleunigungswert a hingegen den unteren Grenzwert a₀ (S40: „Y”), initialisiert das Mittel 12 in Schritt S50 einen Zeitzähler τ, inkrementiert diesen in Schritt S60 und prüft in Schritt S70, ob der Beschleunigungswert a weiterhin den unteren Grenzwert a₀ unterschreitet. Ist dies nicht mehr der Fall (S70: „N”), kehrt das Verfahren zu Schritt S10 zurück und ermittelt einen aktualisierten Beschleunigungswert a.
Andernfalls prüft das Mittel 12 in Schritt S80, ob seit dem erstmaligen Unterschreiten des unteren Grenzwertes, d. h. seit der Initialisierung des Zeitzählers τ, ein fest oder variabel vorgegebener Zeitraum Δ verstrichen ist. Solange dies nicht der Fall ist (S80: „N”), kehrt das Verfahren zu Schritt S60 zurück, in dem es den Zeitzähler τ erneut inkrementiert.
Unterschreitet hingegen der Beschleunigungswert a den unteren Grenzwert a₀ wenigstens für den Zeitraum Δ (S80: „Y”), so löst das Mittel 12 über die Steuerung 2 ebenfalls einen Nothalt-Stillstand des Roboters 1 aus (S30).
In 2 ist ausgezogen ein Verlauf des Beschleunigungswertes a über der Zeit t angedeutet. In einem linken Bereich der 2 schwankt der Beschleunigungswert a infolge kleinerer, langsamerer Bewegungen des Handgeräts 10 während seiner normalen Handhabung um den Mittelwert 1 g ≈ 9,81 [m/s²]. Will der Bediener den Nothalt-Stillstand auslösen, beschleunigt er das Handgerät entsprechend, wie im rechten Bereich der 2 angedeutet. Dabei kann der obere Grenzwert so gewählt sein, dass er bereits durch entsprechend starke manuelle Erhöhung der Geschwindigkeit des Handgeräts überschritten wird. Gleichermaßen kann er auch so gewählt sein, dass er erst durch ein anschließendes abruptes bzw. stoßhaftes Abbremsen infolge eines Anschlagens des Handgeräts 10 an den Körper des Bedieners oder einen Gegenstand wie insbesondere den Roboter 1 überschritten wird.
Gestrichelt ist in 2 auch der Fall angedeutet, dass der Bediener das Handgerät 10 willentlich oder unwillentlich, insbesondere infolge einer Bewusstlosigkeit, fallenlässt. Im freien Fall geht die vom Beschleunigungssensor 11 gemessene Beschleunigung a bis auf Messträgheiten und -rauschen, Luftwiderstände und dergleichen, auf etwa 0 zurück.
Dabei sei nochmals darauf hingewiesen, dass insbesondere die Darstellung der 2 nur schematisch ist und insbesondere der obere und/oder untere Grenzwert im Verhältnis zu den Schwankungen der Beschleunigung im normalen Betrieb verzerrt dargestellt sein können.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist.
So kann insbesondere zusätzlich oder alternativ zu der Beschleunigung a bzw. ihrem Betrag auch der Betrag des Rucks, d. h. der ersten Zeitableitung da/dt, verwendet und gegen einen oberen Grenzwert verglichen werden.
Der Beschleunigungswert kann insbesondere auch um die Erdbeschleunigung, die bei ruhendem Handgerät anliegt, als Offset kompensiert sein, d. h. bei ruhendem Handgerät (theoretisch) 0 betragen. Lässt der Bediener das Handgerät fallen, so dass der Beschleunigungssensor im im Wesentlichen freien Fall eine inertiale Beschleunigung von etwa 0 [m/s²] ermittelt, betrüge dieser kompensierte Beschleunigungswert somit entsprechend etwa 9,81 [m/s²], würde jedoch im Sinne der vorliegenden Erfindung gleichwohl einen unteren Grenzwert unterschreiten, der einer inertialen Beschleunigung von weniger als 3 [m/s²] entspricht. Mit anderen Worten kann der untere Grenzwert in einer Ausführung allgemein durch eine Kugel um die inertiale Beschleunigung 0 [m/s²] mit einem Radius von höchstens 5 [m/s²] definiert sein bzw. werden, der obere Grenzwert allgemein durch eine Kugel um eine vertikale Beschleunigung von 1 g bzw. 9,81 [m/s²] nach unten mit einem Radius von wenigstens 150 [m/s²], insbesondere wenigstesn 200 [m/s²], wobei die Maschine stillgesetzt wird, sofern ihre Beschleunigung innerhalb dieser Kugel um die inertiale Beschleunigung 0 [m/s²] oder außerhalb dieser Kugel um eine vertikale Beschleunigung von 1 g bzw. 9,81 [m/s²] liegt.
Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
Bezugszeichenliste

1: Roboter
2: Steuerung
10: Handgerät
11: Beschleunigungssensor
12: Mittel
a: Beschleunigungswert
a_0/1: unterer/oberer Grenzwert
t: Zeit
Δ: Zeitraum
τ: Zeitzähler

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006029067 A1 [0002, 0018]

Claims

Verfahren zum Steuern einer Maschine, insbesondere eines Roboters (1), mittels eines tragbaren Handgeräts (10), mit den wenigstens teilweise automatisierten Schritten: Ermitteln (S10) eines Beschleunigungswertes (a), der von einer, insbesondere dreidimensionalen und/oder intertialen, Beschleunigung des Handgeräts und/oder einer Zeitableitung dieser Beschleunigung abhängt; und Stillsetzen (S30) der Maschine in Abhängigkeit (S20, S40, S70) von dem Beschleunigungswert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine stillgesetzt wird, falls der Beschleunigungswert einen, insbesondere fest vorgegebenen oder variabel vorgebbaren, oberen Grenzwert (a₁) überschreitet, insbesondere für wenigstens einen, insbesondere fest vorgegebenen oder variabel vorgebbaren, Zeitraum.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Grenzwert einer Beschleunigung entspricht, die mehr als 100 [m/s²] und/oder weniger als 500 [m/s²] beträgt, und/oder der Zeitraum wenigstens 0,01 [s] und/oder höchstens 0,1 [s] beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine stillgesetzt wird, falls der Beschleunigungswert einen, insbesondere fest vorgegebenen oder variabel vorgebbaren, unteren Grenzwert (a₀) unterschreitet, insbesondere für wenigstens einen, insbesondere fest vorgegebenen oder variabel vorgebbaren, Zeitraum (Δ).
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Grenzwert einer Beschleunigung entspricht, die wenigstens 0 [m/s²] und/oder weniger als 6 [m/s²] beträgt, und/oder der Zeitraum wenigstens 0,01 [s] und/oder höchstens 0,5 [s] beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine in Abhängigkeit von dem Beschleunigungswert in sicherer Technik stillgesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungswert mittels eines, insbesondere triaxialen, Beschleunigungssensors (11) des Handgeräts ermittelt wird.
Tragbares Handgerät (10) zum Steuern einer Maschine, insbesondere eines Roboters (1), das zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist und/oder aufweist: Mittel (11, 12) zum Ermitteln eines Beschleunigungswertes (a), der von einer, insbesondere dreidimensionalen und/oder intertialen, Beschleunigung des Handgeräts und/oder einer Zeitableitung dieser Beschleunigung abhängt; und Mittel (12) zum Auslösen eines Stillsetzens der Maschine in Abhängigkeit von dem Beschleunigungswert.
Handgerät (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Auslösen eines Stillsetzens der Maschine in Abhängigkeit von dem Beschleunigungswert aufweist: Mittel (12) zum Auslösen eines Stillsetzens der Maschine, falls der Beschleunigungswert einen, insbesondere fest vorgegebenen oder variabel vorgebbaren, oberen Grenzwert (a₁) überschreitet, insbesondere für wenigstens einen, insbesondere fest vorgegebenen oder variabel vorgebbaren, Zeitraum.
Handgerät (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Grenzwert einer Beschleunigung entspricht, die mehr als 100 [m/s²] und/oder weniger als 500 [m/s²] beträgt, und/oder der Zeitraum wenigstens 0,01 [s] und/oder höchstens 0,1 [s] beträgt.
Handgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Auslösen eines Stillsetzens der Maschine in Abhängigkeit von dem Beschleunigungswert aufweist: Mittel (12) zum Auslösen eines Stillsetzens der Maschine, falls der Beschleunigungswert einen, insbesondere fest vorgegebenen oder variabel vorgebbaren, unteren Grenzwert (a₀) unterschreitet, insbesondere für wenigstens einen, insbesondere fest vorgegebenen oder variabel vorgebbaren, Zeitraum (Δ).
Handgerät (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Grenzwert einer Beschleunigung entspricht, die wenigstens 0 [m/s²] und/oder weniger als 6 [m/s²] beträgt, und/oder der Zeitraum wenigstens 0,01 [s] und/oder höchstens 0,5 [s] beträgt.
Handgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in sicherer Technik, insbesondere redundant, insbesondere diversitär, ausgebildet ist.
Handgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Ermitteln eines Beschleunigungswertes des Handgeräts einen, insbesondere triaxialen, Beschleunigungssensor (11) aufweist.
Anordnung mit einem tragbaren Handgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, einer mittels des Handgeräts steuerbaren Maschine, insbesondere einem Roboter (1), und einem durch das Handgerät auslösbaren Mittel (12) zum Stillsetzen der Maschine nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.