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Die Erfindung betrifft eine Arbeitskleidungseinheit, einen Handschuh und ein Sensormodul. Ferner betrifft die Erfindung eine bauliche Einheit.
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In modernen Arbeitsumgebungen, wie beispielsweise Produktionsanlagen, werden die eingesetzten Fachkräfte zunehmend durch Steuerungssysteme unterstützt. Die Steuerungssysteme helfen dabei, Montagefehler dadurch zu minimieren, dass sie auf Fehler hinweisen und das Auslassen von Montageschritten erkennen. Zum Beispiel muss das Bauteil, das verbaut wird, zunächst immer dem Steuersystem bekannt gemacht werden, bevor es montiert wird. Dies geschieht üblicherweise mithilfe von Sensormodulen, beispielsweise durch Barcodereader, RFID-Reader oder Ähnlichem. Dadurch kann das Steuerungssystem sicherstellen, dass das korrekte Bauteil montiert wurde.
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Diese Reader oder Leseeinheiten der Steuerungssysteme sind üblicherweise als Handgeräte ausgeführt, sodass die Fachkraft das Lesegerät zur Erfassung des Bauteils in die Hand nehmen muss. Dadurch entsteht ein neuer Arbeitsschritt (Leseeinheit in die Hand nehmen, Bauteil scannen, Leseeinheit beiseitelegen), der zwar die Prozessqualität verbessert aber wiederum Zeit in Anspruch nimmt.
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Die
US 2008/0054062 A1 offenbart ein tragbares System aus einem Handschuh und Gürtel mit einem Prozessor, wobei der Gürtel der zentrale Bestandteil des Systems ist. Der Gürtel kann mit dem Handschuh verbunden sein und hat einen Scanner sowie einen integrierten „smart socket“, auf den ein Display aufgesteckt werden kann.
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Die
US 5 514 861 A offenbart einen Ringscanner mit einem Auslöser am Ring und einer Verarbeitungseinheit am Handgelenk.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein System und ein Verfahren zur Unterstützung der Fachkraft bereitzustellen, das den Zeitaufwand der Datenerfassung verringert.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Arbeitskleidungseinheit gemäß Anspruch 1.
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Die Arbeitskleidungseinheit zur Erfassung, Dokumentation, Analyse, Kontrolle und/oder Teachen von Prozessen, hat ein tragbares Steuerungssystem, wenigstens ein mit dem Steuerungssystem, insbesondere lösbar verbundenes Funktionsmodul, das wenigstens ein Sensormodul und/oder ein Peripheriegerät aufweist, und wenigstens einen Handschuh, der an der Hand tragbar ist und das Steuerungssystem und das Funktionsmodul am Körper des Benutzers fixiert.
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Auch ist eine Arbeitskleidungseinheit zur Erfassung, Dokumentation, Analyse, Kontrolle und/oder Teachen von Prozessen, gezeigt mit einem tragbaren Steuerungssystem, wenigstens einem mit dem Steuerungssystem, insbesondere lösbar verbundenen Funktionsmodul, das wenigstens ein Sensormodul und/oder ein Peripheriegerät aufweist, und wenigstens einem Handschuh und/oder einem Armband, der bzw. das an der Hand oder dem Arm tragbar ist und das Steuerungssystem und/oder das Funktionsmodul am Körper des Benutzers fixiert. Das Steuerungssystem ist beispielsweise im Armband integriert.
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Tragbar ist im Sinne der Erfindung als „anziehbar“ zu verstehen, also wie ein Kleidungs- oder Schmuckstück am Körper tragbar ohne es greifen zu müssen. Die Arbeitskleidungseinheit stellt somit ein sogenanntes „wearable“ dar. Dadurch, dass die Arbeitskleidungseinheit am Körper tragbar ist, hat der Benutzer des Systems, also die Fachkraft, beide Hände frei, um Tätigkeiten auszuführen. Weiterhin muss sie nicht umständlich ein Gerät, wie eine Leseeinheit, in die Hand nehmen, um die Arbeitskleidungseinheit verwenden zu können, beispielsweise um Bauteile einzuscannen. Dadurch wird der Zeitaufwand für die Verwendung eines Systems zur Unterstützung reduziert.
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Hierbei wird unter einem Prozess die Abfolge von nacheinander durchgeführten manuellen Tätigkeiten verstanden, wie sie beispielsweise bei der Montage von Produkten auftreten. Das Steuerungssystem steuert das Funktionsmodul und/oder erhält Informationen vom Funktionsmodul und ermittelt hieraus die Tätigkeit des Benutzers der Arbeitskleidungseinheit. Außerdem kann der Handschuh ein Wegwerfartikel sein, sodass die Arbeitskleidungseinheit auch für Tätigkeiten geeignet ist, die einen hohen Verschleiß des Handschuhs haben oder bei denen ein häufiger Wechsel des Handschuhs notwendig ist.
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Das Peripheriegerät kann dabei einen Kontaktsensor, Biegesensor und/oder eine Antenne umfassen, aber auch weitere von Computern bekannte Peripheriegeräte aufweisen.
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Vorzugsweise umfasst das Funktionsmodul ein Sensormodul, das einen Barcodescanner, einen RFID-Reader, einen RFID-Writer, einen NFC-Reader, ein Lackschichtdickenmessgerät, eine Bewegungssensorik und/oder eine Umweltsensorik aufweist. Mithilfe der Leseeinheiten, wie dem Barcodescanner, dem RFID-Reader und dem NFC-Reader, ist es möglich, die zu verbauenden Bauteile oder Gegenstände zu identifizieren. Hingegen ermöglichen die Bewegungssensorik und die Umweltsensorik eine umfangreiche Dokumentation des Arbeitsablaufes und ermöglichen es, die ausgeführte Tätigkeit des Benutzers zu bestimmen.
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Dabei kann die Bewegungssensorik beispielsweise ein Accelerometer, ein Gyrometer, ein Magnetometer und/oder einen 9D-Sensor aufweisen. Die Umweltsensorik umfasst beispielsweise einen Temperatursensor, einen Feuchtigkeitssensor, einen Lichtsensor, ein Mikrofon zur Aufnahme der Lärmbelastung, einen Strahlungsdetektor, einen Entfernungsmesser, eine Lampe, einen Luftdrucksensor und/oder einen Luftqualitätsmesser zur Messung von Schadstoffen, Gasen (CO2) oder Partikel-/Staubbelastung.
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Beispielsweise weist das Armband eine Bewegungssensorik, eine Umweltsensorik und/oder eine Vitalitätssensorik auf, wodurch eine präzise Bestimmung der Tätigkeiten des Benutzers, der Arbeitsumgebung und/oder seines Gesundheitszustandes möglich wird. Dabei umfasst die Vitalitätssensorik beispielsweise einen Pulsmesser, Sensoren zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts des Blutes, einen EMG-Sensor, einen Körpertemperatursensor und/oder Sensoren zur Bestimmung der elektrodermalen Aktivität.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Armband eine Fassung für einen Stecker auf, wobei die Fassung in Bezug auf den am Handgelenk angelegten Zustand des Armbandes dorsal am Handgelenk aufliegt und insbesondere um 180° drehsymmetrisch ist. Die Fassung liegt also in etwa an der Stelle am Handgelenk auf, die das Ziffernblatt einer Uhr normalerweise einnehmen würde. Dabei kann die Fassung konisch zum Handgelenk hin zulaufen. Auf diese Weise ist es möglich, das Funktionsmodul einfach und zuverlässig mit dem Armband zu verbinden.
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Beispielsweise weist das Armband eine Ausgabeeinrichtung auf, die in Bezug auf den am Handgelenk angelegten Zustand des Armbandes größtenteils radialseitig dorsal am Handgelenk angeordnet ist. Dadurch, dass die Ausgabeeinrichtung im Gegensatz zum Ziffernblatt einer Uhr zur Arminnenseite verschoben ist, ist die Ausgabeeinrichtung auch dann ablesbar, wenn mit den Händen Tätigkeiten ausgeführt werden, z.B. die Montage von Bauteilen. wodurch zu jeder Zeit und ohne große Bewegung der Hand ein Blick auf die Ausgabeeinrichtung möglich ist. Die Ausgabeeinrichtung ist beispielsweise ein Display, LEDs, eine LED-Matrix eine Tonausgabe und/oder ein Vibrationsmotor.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind das Armband und das Funktionsmodul mittels eines Verbindungsstücks miteinander elektrisch verbindbar, wobei das Verbindungsstück einerseits mit dem Funktionsmodul fest verbunden und andererseits mit einem Stecker mit dem Armband lösbar verbunden ist oder das Verbindungsstück einerseits mit dem Armband fest verbunden und andererseits mit einem Stecker mit dem Funktionsmodul lösbar verbunden ist. Dabei bedeutet fest verbunden im Sinne der Erfindung bleibend oder mit größerem Aufwand als der Stecker lösbar verbunden. Zudem weist der Stecker Kontaktstifte und das Armband oder das Funktionsmodul Buchsen für die Kontaktstifte auf oder umgekehrt. Auf diese Weise ist es möglich, das Funktionsmodul unabhängig vom Armband und somit vom Steuerungssystem auszubilden, wodurch die Flexibilität der Arbeitskleidungseinheit vergrößert wird. Insbesondere bei einem mit dem Handschuh verbundenen Funktionsmodul ist dies von Vorteil.
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Vorzugsweise weisen das Armband oder das Funktionsmodul einerseits und der Stecker andererseits mehrere Kontakte auf, die in einem Kontaktmuster angeordnet sind, wobei die elektrische Verbindung zwischen Armband oder Funktionsmodul einerseits und Stecker andererseits mittels der Kontakte hergestellt wird und wobei das Kontaktmuster um 180° drehsymmetrisch ist. Die Drehsymmetrie ermöglicht es dabei, dass das Armband sowohl an der linken als auch an der rechten Hand getragen werden kann, ohne hierfür Änderungen an der Hardware vornehmen zu müssen.
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Zum Beispiel sind die Kontakte in einer wenigstens 3x3-Matrix angeordnet und sind ein Hochfrequenzkontakt für ein Hochfrequenzsignal sowie wenigstens vier geerdete Kontakte vorgesehen, wobei die Kontakte geerdete Kontakte sind, die direkt zu dem Hochfrequenzsignal benachbart sind, wodurch auf einfache Weise eine Möglichkeit zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen geschaffen wird.
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Beispielsweise weisen der Stecker einerseits und/oder das Armband oder das Funktionsmodul andererseits Magnete auf, die das Verbindungsstück am Armband oder am Funktionsmodul fixieren, wodurch eine sehr einfache und komfortable Art eines Schließmechanismus gewährleistet ist. Zur Unterstützung kann auch magnetisches Material am Gegenstück des Steckers, also am Armband oder am Stecker, vorgesehen sein.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Verbindungsstück einen an den Stecker angrenzenden Brückenabschnitt aus einem elastischen Material auf, der wellenförmig ausgebildet ist, wodurch auf einfache Art und Weise ein flexibler Brückenabschnitt realisiert werden kann. Das Kabel, das zwischen dem Stecker einerseits und dem Funktionsmodul bzw. Armband andererseits die elektrische Verbindung herstellt, kann in den Brückenabschnitt integriert sein oder entlang des Brückenabschnitts verlaufen. Dabei ist es unerheblich, ob das Kabel die Wellenform des Brückenabschnitts nachfährt.
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Vorzugsweise ist der Brückenabschnitt derart ausgebildet, dass der Stecker entgegen seiner Steckrichtung vorgespannt ist, wodurch verhindert wird, dass sich beim Abknicken der Hand eine Schlaufe bildet, mit der sich der Benutzer an hervorstehenden Gegenständen verheddern kann. Dies verbessert die Arbeitssicherheit.
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In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist das Peripheriegerät in den Handschuh integriert und/oder der Handschuh weist eine Aufnahme für das Sensormodul und/oder Steuerungssystem auf. Dabei kann der Handschuh auch als Teilhandschuh oder Überzieher ausgebildet sein. Auf diese Weise ist es möglich, dem Benutzer Funktionen eines normalen Handlesegerätes zur Verfügung zu stellen, ohne dass der Benutzer dafür eine Leseeinheit in die Hand nehmen müsste.
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Vorzugsweise weist das Peripheriegerät eine Kontaktstelle auf, über die eine elektrische Verbindung mit dem Steuerungssystem möglich ist, wodurch eine zentrale Verbindungsstelle geschaffen wird. Die Kontaktstelle kann dabei auch als kabellose Übertragungseinheit, wie ein WLAN oder Bluetooth-Modul, ausgeführt sein.
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Beispielsweise stellt das Peripheriegerät das Funktionsmodul dar, wobei an der Kontaktstelle das Verbindungsstück befestigt oder die Fassung vorgesehen ist, sodass die vorteilhafte Verbindung mittels des Verbindungsstücks ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäß weist das Peripheriegerät einen elektrischen Auslöser auf, der insbesondere außen am Zeigefinger des Handschuhs angeordnet ist, besonders bevorzugt im Bereich des ersten Fingerglieds. Der Auslöser ist ein Druckknopf. Auf diese Weise wird ein einfach zu erreichender Auslöser als Eingabegerät für die Arbeitskleidungseinheit realisiert.
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Beispielsweise weist das Peripheriegerät wenigstens einen Kontaktsensor auf, der insbesondere an einer Fingerspitze des Handschuhs angeordnet ist und zum Beispiel ein Drucksensor oder ein kapazitiver Berührungssensor ist. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Arbeitskleidungseinheit erfasst, ob der Benutzer einen Gegenstand aufnimmt. Zudem können durch Berührung zweier Finger bestimmte Funktionen der Arbeitskleidungseinheit ausgelöst bzw. als Drücken eines Schalters interpretiert werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Peripheriegerät eine Antenne auf, die insbesondere an der Handfläche angeordnet ist. Dabei kann die Antenne eine RFID-Antenne sein. Durch die Anordnung der Antenne an der Handfläche ist eine sehr zuverlässige und eindeutige Detektion von Gegenständen möglich, die ein Benutzer ergreift.
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Beispielsweise weist das Peripheriegerät einen Biegesensor auf, der an einem Finger des Handschuhs angeordnet ist. Dabei kann der Biegesensor seitlich am Finger angeordnet sein, insbesondere entlang der neutralen Faser, wobei sich die neutrale Faser hier in Bezug auf eine Verbiegung des Fingers bezieht. Durch den Biegesensor ist es möglich, bestimmte Aktionen des Benutzers, wie das Auslösen eines elektrischen Schraubendrehers, zu detektieren.
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Beispielsweise ist der Biegesensor handrückenseitig auf einem Finger des Handschuhs angeordnet und erstreckt sich über ein Gelenk des Fingers, wobei der Biegesensor nur an seinem dem Handgelenk zugewandten Ende fest mit dem Handschuh verbunden ist, wodurch der Tragekomfort des Handschuhs verbessert wird, da keine Druckpunkte am Gelenk aufgrund eines steifen, unbeweglichen Biegesensors auftreten.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Handschuh Leiterbahnen auf, die die Kontaktstelle mit den übrigen Peripheriegeräten elektrisch verbinden, sodass die Signale aller Bauteile an der Kontaktstelle abgegriffen werden können.
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Beispielsweise sind die Leiterbahnen, die Kontaktstelle, die Antenne, der Kontaktsensor und/oder weitere Bauteile aus leitfähigem Garn, Draht oder Litzen gebildet, die in den Handschuh eingenäht, eingewebt oder umwebt sind, wodurch die Leiterbahnen auf sichere und geschützte Art und Weise in den Handschuh integriert werden können.
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Die Leiterbahnen, die Kontaktstelle, die Antenne, Kontakte des Auslösers, der Kontaktsensor, der Biegesensor und/oder weitere Bauteile können gedruckt sein, insbesondere auf eine Folie, die in den Handschuh integriert ist. Der Druck kann dabei mittels leitfähiger Tinte mit Silberpartikeln erfolgen oder im Falle des Biegesensor auch mittels resistiver Tinte. In diesem Falle ist der Handschuh auf der Handinnenseite und/oder am Handrücken zweilagig ausgeführt, wobei die Folie zwischen den beiden Lagen angeordnet ist. Eine Verbindung der Lagen erfolgt dann durch Kleben oder Nähen. Auf diese Weise lässt sich das Peripheriegerät sehr kostengünstig realisieren und in den Handschuh integrieren.
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In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist die Aufnahme eine Tasche, in die das Sensormodul und/oder Steuerungssystem einsteckbar und aus der das Sensormodul und/oder Steuerungssystem wieder herausziehbar ist, wodurch der Handschuh mit verschiedenen Sensormodulen und/oder dem Steuerungssystem verwendet werden kann. Dabei kann die Aufnahme oder die Tasche, am Handrücken des Handschuhs oder auf einem Finger des Handschuhs angeordnet sein, sodass sie den Benutzer bei seiner Arbeit möglichst wenig behindert. Das Einstecken und Entnehmen erfolgt vorzugsweise werkzeugfrei und zerstörungsfrei.
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Vorzugsweise ist die Tasche teilweise geöffnet, sodass ein Verbindungsabschnitt des Sensormoduls in die Tasche einsteckbar ist.
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Beispielsweise weist die Tasche zwei Schienen auf, die die Tasche in ihrer Querrichtung begrenzen, sodass das Sensormodul auf einfache Weise in die Tasche einführbar ist.
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Die Schienen können an einem Ende der Tasche durch einen Abschluss miteinander verbunden sein, wobei der Abschluss die Tasche in ihrer Längsrichtung begrenzt, wodurch ein unbeabsichtigtes Herausrutschen des Sensormoduls aus der Tasche verhindert wird. Dabei ist das Ende der Tasche, das den Abschluss aufweist, zum Beispiel das dem Handgelenk zugewandte Ende der Tasche.
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Vorzugsweise weist die Tasche eine Grundplatte auf, die am Handschuh befestigt ist und von der sich der Abschluss und/oder die Schienen erstrecken, insbesondere in einem spitzen Winkel aufeinander zu. Die Grundplatte kann dabei durch Aufvulkanisieren, Kleben oder Einnähen am Handschuh befestigt sein. Auf diese Weise ist eine feste und stabile Ausbildung der Tasche möglich.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist an der Tasche, insbesondere der Grundplatte, wenigstens ein Peripheriekontakt vorgesehen, der die Kontaktstelle bildet, sodass für die Kontaktstelle keine weiteren Komponenten am Handschuh aufgebracht werden müssen.
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Vorzugsweise ist an der Tasche, insbesondere dem Abschluss, ein Sensorkontakt vorgesehen, der mit dem Peripheriekontakt elektrisch verbunden ist, wobei der Sensorkontakt mit einem Durchlaufkontakt am Sensormodul verbindbar ist, wodurch eine lösbare elektrische Verbindung zwischen dem Peripheriegerät und dem Sensormodul möglich wird.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Sensormodul und/oder Steuerungssystem mittels der Aufnahme am Handschuh befestigbar. Dabei kann das Sensormodul oder Steuerungssystem einen Verbindungsabschnitt umfassen, der in die Tasche einführbar ist. Auf diese Weise ist eine einfach zu bedienende und zuverlässige Art der Befestigung des Sensormoduls oder des Steuerungssystems auf dem Handschuh realisiert. Dabei kann der Verbindungsabschnitt im Querschnitt trapezförmig oder schwalbenschwanzförmig ausgebildet sein.
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In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist das Sensormodul das Funktionsmodul, wodurch eine einfache, weil aus wenig Komponenten bestehende Arbeitskleidungseinheit realisiert wird.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung stellen das Sensormodul und das Peripheriegerät das Funktionsmodul dar, wobei das Sensormodul einen Durchlaufkontakt aufweist, der mittels des Verbindungsstücks mit dem Steuerungssystem elektrisch verbindbar ist. Der Durchlaufkontakt kontaktiert den Sensorkontakt der Tasche, wenn das Sensormodul in die Tasche eingeführt ist. Dabei wird eine Verbindung der Kontaktstelle und somit des Peripheriegeräts mit dem Steuerungssystem ermöglicht.
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Das Sensormodul kann eine Anzeigeeinrichtung aufweisen, beispielsweise ein Display, LEDs oder eine LED-Matrix, wodurch der Benutzer Informationen des Sensormoduls entgegennehmen kann.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Armband für eine Arbeitskleidungseinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei nur solche Merkmale der genannten Ansprüche zu berücksichtigen sind, welche das Armband beschreiben.
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Zudem wird die Aufgabe gelöst durch ein Verbindungsstück für eine Arbeitskleidungseinheit gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei nur solche Merkmale der genannten Ansprüche zu berücksichtigen sind, die das Verbindungsstück beschreiben.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Handschuh für eine Arbeitskleidungseinheit gemäß einem der Ansprüche 11 bis 28, insbesondere mit einer fest aufgebrachten Tasche zum lösbaren Einschieben des Sensormoduls und/oder des Steuerungssystems, wobei nur solche Merkmale der genannten Ansprüche zu berücksichtigen sind, die den Handschuh beschreiben.
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Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Sensormodul für eine Arbeitskleidungseinheit gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10 oder 29 bis 32 gelöst, wobei nur solche Merkmale der genannten Ansprüche zu berücksichtigen sind, die das Sensormodul beschreiben.
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Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Erfassung, Dokumentation, Analyse, Kontrolle und/oder Teachen von Prozessen, die eine manuelle Tätigkeit umfassen, mit den folgenden Schritten gelöst:
- a) Erfassen der Informationen des Sensormoduls und/oder des Peripheriegeräts der Arbeitskleidungseinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 36, und
- b) Bestimmen der Tätigkeit des Benutzers der Arbeitskleidungseinheit anhand der erfassten Informationen.
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Die Tätigkeit des Benutzers ist beispielsweise eine Bewegung, ein Bewegungsablauf, die Aufnahme eines Werkzeugs oder das Betätigen eines Werkzeugs. Dabei können mithilfe der Bewegungssensorik der Arbeitskleidungseinheit Bewegungen und Bewegungsabläufe des Benutzers bestimmt werden. Das Aufnehmen eines Werkzeugs kann durch die Detektion eines RFID-Tags, NFC-Tags oder Auslesen eines Barcodes bestimmt werden, die am oder im Werkzeug vorgesehen sind. Der Zeitpunkt des Greifens oder des Betätigens eines Werkzeugs kann durch die Biegesensoren bestimmt werden. Auch die Bewegungssensorik kann das Betätigen eines Werkzeugs erkennen.
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Dadurch, dass die Tätigkeiten des Benutzers durch die Arbeitskleidungseinheit bestimmt werden, sind beispielsweise eine Fehlerkorrektur und somit eine Unterstützung des Benutzers möglich, ohne dass dafür weitere zeitaufwendige Arbeitsschritte vonnöten sind.
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Vorzugsweise wird die Bewegungssensorik der Arbeitskleidungseinheit, insbesondere wenn sie der Positionsbestimmung dient, dadurch kalibriert, dass zumindest ein in der Arbeitsumgebung definierter, vorzugsweise ortsfester Ankerpunkt passiert und dadurch die räumliche Lage der Arbeitskleidungseinheit bestimmt wird. Dabei kann der Ankerpunkt ein RFID-Tag, NFC-Tag, die Aufnahme eines Werkzeugs aus einer Halterung, das Auslösen einer Maschine oder das Scannen eines Barcodes sein. Auf diese Weise ist eine präzise räumliche Bestimmung der Arbeitskleidungseinheit und somit des Benutzers im Raum mithilfe der Bewegungssensorik präzise möglich. Die Bewegungssensorik ermöglicht zwar, relative Bewegungen über einen kurzen Zeitraum nachzuvollziehen, jedoch weist sie einen Drift auf, sodass sich die absolute Position im Raum nach einiger Zeit nicht mehr präzise bestimmen lässt. Durch das Passieren der Ankerpunkte wird die absolute Position der Arbeitskleidungseinheit wieder bekannt und dadurch der Drift der Bewegungssensorik ausgeglichen.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Position und/oder die Bewegung des Benutzers oder seiner Hand durch Triangulation in Bezug auf mehrere Ankerpunkte bestimmt werden. Hierbei kommen vorzugsweise RFID- oder NFC-Techniken zum Einsatz. Durch die Bestimmung der Position des Benutzers im Raum lässt sich die Art der Tätigkeit und der Prozess genauer bestimmen.
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Beispielsweise kann die bestimmte Tätigkeit des Benutzers zur Steuerung einer Maschine verwendet werden, wodurch eine einfachere und schnellere Bedienung von Maschinen möglich wird.
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In einer Ausführungsvariante der Erfindung wird die Tätigkeit des Benutzers auf Plausibilität überprüft und anhand des Ergebnisses der Prüfung ein Signal an den Benutzer ausgegeben, wodurch der Benutzer auf unmittelbare Weise auf Fehler aufmerksam gemacht wird. Dies wiederum verbessert die Geschwindigkeit und Arbeitsqualität des Prozesses.
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Vorzugsweise wird die Tätigkeit mit Informationen über die durch die Plausibilitätsprüfung gewonnene Fehlerquote, die Arbeitszeit, die Informationen der Vitalitätssensorik und/oder der Informationen der Umweltsensorik in einem Speicher hinterlegt. Diese Informationen können später analysiert werden, um dadurch den durchgeführten Prozess zu optimieren. Auf diese Weise dient das Verfahren auch zur Steigerung der Produktivität.
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Selbstverständlich sind der Einsatz der Arbeitskleidungseinheit und das Verfahren nicht auf die Montage von Produkten beschränkt, sondern kann auf sämtliche Bereiche übertragen werden, in denen manuelle Tätigkeiten durchgeführt werden können. Beispielsweise ist ein Einsatz der Arbeitskleidungseinheit sowie des Verfahrens in der Logistik denkbar.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine erfindungsgemäße Arbeitskleidungseinheit im getragenen Zustand von oben,
- - 2 die Arbeitskleidungseinheit gemäß 1 in einer Seitenansicht,
- - 3a und 3b ein als Armband ausgeführtes Steuerungssystem der Arbeitskleidungseinheit gemäß 1 in zwei verschiedenen perspektivischen Darstellungen im ungetragenen Zustand,
- - 4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Arbeitskleidungseinheit,
- - 5 einen Handschuh gemäß einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Arbeitskleidungseinheit im getragenen Zustand,
- - 6a und 6b zwei verschiedene Ausführungsformen des Handschuhs der erfindungsgemäßen Arbeitskleidungseinheit,
- - 7 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Arbeitskleidungseinheit,
- - 8 eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Arbeitskleidungseinheit,
- - 9a Armband, Verbindungsstück und Sensormodul der Arbeitskleidungseinheit nach 8,
- - 9b das Kontaktmuster der Arbeitskleidungseinheit gemäß den 8 und 9a,
- - 10a bzw. 10b den Handschuh der Arbeitskleidungseinheit gemäß 8 in dorsaler bzw. palmarer Ansicht,
- - 11 a die auf dem Handschuh gemäß 10a befestigte Aufnahme,
- - 11b die Verbindung zwischen Sensormodul und Aufnahme gemäß 11a,
- - 12 ein beispielhaftes schematisches Schaltdiagramm einer erfindungsgemäßen Arbeitskleidungseinheit,
- - 13a bzw. 13b eine beispielhafte Auswahl der möglichen Sensoren der Umweltsensorik bzw. Vitalitätssensorik,
- - 14a eine beispielhafte Auswahl an verschiedenen möglichen Sensoren des Sensormoduls,
- - 14b eine beispielhafte Auswahl verschiedener Eingabe- und Input-Geräte der Arbeitskleidungseinheit,
- - 14c mögliche Bestandteile eines 9D-Sensors,
- - 15 eine beispielhafte Auswahl der im/am Handschuh vorgesehenen Bauteile,
- - 16 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Erzwingen von Prozessfolgen bzw. der Ausgabe von Feedback an den Benutzer, und
- - 17 eine schematische Übersicht des Verfahrens zum Teachen bzw. Einspielen von Prozessfolgen.
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In 1 ist eine Arbeitskleidungseinheit 10 in einem getragenen, das heißt an Hand und Arm eines Benutzers befestigten Zustand dargestellt.
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Die Arbeitskleidungseinheit 10 weist ein Steuerungssystem 12 sowie ein Funktionsmodul 14 auf, das in der gezeigten Ausführungsform mehrere Peripheriegeräte 16 umfasst.
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In der gezeigten Ausführungsform weist die Arbeitskleidungseinheit 10, ein Armband 18, in das das Steuerungssystem 12 integriert ist, und einen Handschuh 20 auf, in den die Peripheriegeräte 16 integriert sind.
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Das Steuerungssystem 12 weist einen Mikrocomputer auf, der eine Energieversorgung, einen Timer und einen Speicher umfasst. Außerdem kann das Steuerungssystem 12 über ein Funksignal mit einem externen Computer und/oder dem Funktionsmodul 14 verbunden werden, beispielsweise über WLAN oder Bluetooth.
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Der Handschuh 20 kann als Einmal-Handschuh oder Wegwerfprodukt ausgeführt sein.
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Sowohl das Armband 18 als auch der Handschuh 20 dienen dazu, das Steuerungssystem 12 und das Funktionsmodul 14 in Form der Peripheriegeräte 16 am Körper des Benutzers zu fixieren.
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Die Arbeitskleidungseinheit 10 ist somit wie ein gewöhnliches Armband und ein gewöhnlicher Handschuh am Arm bzw. an der Hand tragbar.
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In der in 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform weist das Funktionsmodul 14 als Peripheriegeräte 16 einen RFID-Reader 22 sowie Kontaktsensoren 24 auf.
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Der RFID-Reader 22 ist am Handrücken, das heißt dorsal, am Handschuh 20 befestigt.
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Die Kontaktsensoren 24 sind jeweils an einer Fingerspitze des Handschuhs 20 angeordnet und können auch auf der Oberseite eines oder mehrerer Finger befestigt sein.
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Die Kontaktsensoren 24 sind beispielsweise Drucksensoren, kapazitive Berührungssensoren oder induktive oder magnetische Elemente.
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Die Peripheriegeräte 16 weisen zudem eine Kontaktstelle 26 auf dem Handschuh 20 auf, mit der die übrigen Peripheriegeräte 16, in diesem Falle also der RFID-Reader 22 oder RFID-Writer, und die Kontaktsensoren 24 mittels Leiterbahnen 28 verbunden sind.
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Die Kontaktstelle 26 kann auch als kabellose Übertragungseinheit, wie eine WLAN- oder Bluetootheinheit, ausgeführt sein.
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Mit dem Handschuh 20 ist im Bereich der Kontaktstelle 26 ein Verbindungsstück 30 fest verbunden. Das andere, das heißt nicht mit dem Handschuh 20 verbundene Ende des Verbindungsstücks 30 weist einen Stecker 32 auf, mit dem das Verbindungsstück in das Armband 18 eingesteckt werden kann.
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In den 3a und 3b ist das Armband 18 im Detail ohne den Arm des Benutzers dargestellt.
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Das Armband 18 weist an seiner Oberseite, das heißt derjenigen Seite, die im am Arm getragenen Zustand dorsal am Handgelenk aufliegt, eine Fassung 34 auf, in die der Stecker 32 eingesteckt werden kann. Anders ausgedrückt befindet sich der Stecker 32 an der Stelle des Armbands 18, an der bei einer Uhr das Ziffernblatt angeordnet ist.
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Durch den Stecker 32 wird eine elektrische Verbindung zwischen dem Funktionsmodul 14, hier also den Peripheriegeräten 16 und dem Steuerungssystem 12, mittels des Verbindungsstücks 30 und der Kontaktstelle 26 hergestellt.
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Der Stecker 32 ist dabei vom Armband 18 lösbar, das heißt ohne großen Kraftaufwand werkzeuglos und zerstörungsfrei vom Armband 18 zu trennen.
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Vom Handschuh 20 lässt sich das Verbindungsstück 30 nicht oder nur unter einem größeren Kraft- oder Konzentrationsaufwand trennen als der Stecker 32 vom Armband 18.
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Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass der Stecker 32 am Handschuh 20 ausgebildet ist und das Verbindungsstück 30 fest mit dem Armband 18 ausgeführt ist.
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Das Armband 18 weist zudem eine Ausgabeeinrichtung 36 auf, die in Bezug auf den am Arm getragenen Zustand radialseitig dorsal am Handgelenk angeordnet ist. In anderen Worten liegt die Ausgabeeinrichtung 36 vom Stecker 32 aus in Richtung des Daumens am Handgelenk und ist gegenüber dem Stecker 32 abgewinkelt.
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Die Ausgabeeinrichtung 36 kann ein Display, LEDs, ein LED-Array, ein Lautsprecher zur Tonausgabe und/oder ein Vibrationsmotor sein. In der gezeigten Ausführungsform ist die Ausgabeeinrichtung 36 ein Display.
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Auf der der Fassung 34 abgewandten Seite der Ausgabeeinrichtung 36 sind am Armband zwei Bedienknöpfe 38 vorgesehen, die sich direkt an die Ausgabeeinrichtung 36 anschließen und die vorzugsweise unterhalb des Displays und damit am Übergang der Unterseite des Handgelenks und der innenliegenden Seitenfläche des Handgelenks liegen. Diese Position erleichtert eine schnelle Betätigung der Bedienknöpfe 38.
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Als weitere Eingabegeräte sind ein Mikrofon bzw. das Mikrofon der Umweltsensorik und eine Kamera denkbar.
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Über eine Kamera oder andere Sensoren lassen sich Gesten erfassen, sodass die Arbeitskleidungseinheit auf Gestensteuerung reagieren kann.
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Weiterhin kann das Armband 18 eine Bewegungssensorik (nicht gezeigt) aufweisen, die beispielsweise ein Accelerometer, ein Gyrometer, ein Magnetometer, eine Signalerfassungseinheit verschiedener Frequenzen bzw. ein diese Komponenten umfassenden 9D-Sensor aufweist.
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Auch ist im Armband 18, wie in 3b zu sehen, an der dem Arm zugewandten Seite des Armbands 18 eine Vitalitätssensorik 40 vorgesehen. Beispielsweise im Bereich des Steckers 32.
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Die Vitalitätssensorik 40 umfasst beispielsweise einen Pulsmesser, Sensoren zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts des Blutes, EMG-Sensoren, Körpertemperatursensoren und/oder Sensoren zur Bestimmung der elektrodermalen Aktivität.
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In 4 ist eine zweite Ausführungsform der Arbeitskleidungseinheit 10 dargestellt. Diese und alle weiteren Ausführungsformen entsprechen im Wesentlichen der ersten Ausführungsform gemäß den 1, 2, 3a und 3b, sodass im Folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen wird. Gleiche sowie funktionsgleiche Teile werden mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In der zweiten Ausführungsform gemäß 4 ist das Armband 18 ohne Display ausgeführt.
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Der Handschuh 2 dagegen umfasst neben dem RFID-Reader 22 oder RFID-Writer und den Kontaktsensoren 24 weitere Peripheriegeräte 16 in Form von Biegesensoren 42. In der gezeigten Ausführungsform sind die Biegesensoren an den Fingern des Handschuhs 20 handrückenseitig angeordnet und erstrecken sich über zumindest ein Gelenk des Fingers des Benutzers.
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Die Biegesensoren 42 sind dabei beispielsweise in einer Führung (nicht gezeigt) am Handschuh 20 angeordnet und nur an ihrem dem Handgelenk des Benutzers zugewandten Ende 44 fest mit dem Handschuh 20 verbunden. Auf diese Weise kann sich der Biegesensor 42 innerhalb der Führung relativ zum Handschuh 20 bewegen, wenn der Benutzer die einzelnen Finger krümmt.
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Denkbar ist jedoch auch, dass die Biegesensoren 42 seitlich am Finger angeordnet sind, beispielsweise entlang der neutralen Faser, die sich in Bezug auf die Beugung des entsprechenden Fingers definiert.
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In 5 ist eine dritte Ausführungsform der Arbeitskleidungseinheit 10 vorgesehen. Dargestellt ist jedoch nur der Handschuh 20, der derart ausgeführt ist, dass sich die Peripheriegeräte 16 vom Handschuh 20 ablösen lassen. Die Peripheriegeräte 16 können anschließend auf einen neuen Handschuh 20 wieder aufgebracht werden. In dieser Ausführungsform ist der Handschuh 20 somit ein kostengünstiger Einmal- oder Wegwerfartikel, der temporär mit den weiter zu verwendenden Peripheriegeräten 16 ausgestattet wird.
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In den 6a und 6b sind weitere Ausführungsformen des Handschuhs 20 dargestellt, wobei der Handschuh wie in 6b auch lediglich als Teilhandschuh oder Überzieher ausgeführt sein kann. Dies ist besonders hilfreich, wenn der Benutzer feinmotorische Aufgaben ausführen möchte, die Fingerspitzengefühl erfordern.
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In 7 ist eine vierte Ausführungsform der Arbeitskleidungseinheit 10 dargestellt.
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In dieser vierten Ausführungsform weist die Arbeitskleidungseinheit 10 ein Sensormodul 46 auf, das gleichzeitig das Funktionsmodul 14 darstellt. Das Sensormodul 46 ist wieder mit einem Verbindungsstück 30 mit dem Armband 18 verbunden, wobei in der gezeigten Ausführungsform die Verbindung zwischen Armband 18 und Sensormodul 46 nicht lösbar ist. Dies kann jedoch ohne Probleme auch lösbar ausgestaltet sein, z. B. wie dies zuvor und nachfolgend gezeigt ist.
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Weiterhin weist das Armband 18 in dieser vierten Ausführungsform keine Ausgabeeinrichtung auf.
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Das Sensormodul 46 ist in dieser vierten Ausführungsform ein Barcodescanner, der am Zeigefinger des Handschuhs 20 angeordnet ist. Eine Befestigung am Handrücken ist jedoch ebenso denkbar.
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Denkbar ist jedoch auch, dass das Sensormodul 46 einen RFID-Reader, RFID-Writer, einen NFC-Reader, eine Bewegungssensorik, eine Umweltsensorik und/oder ein Lackschichtdickenmessgerät aufweist.
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Die Umweltsensorik dient der Erfassung der Arbeitsumgebung und umfasst dabei beispielsweise einen Temperatursensor, einen Feuchtigkeitssensor, einen Lichtsensor, ein Mikrofon, einen Strahlungsdetektor, ein Lackschichtdickenmessgerät, einen Entfernungsmesser, eine Lampe, einen Luftdrucksensor und/oder einen Luftqualitätsmesser zur Messung von Schadstoffen, Gasen (CO2) oder Partikeln bzw. der Staubbelastung. Dabei kann das Mikrofon auch zur Eingabe von Sprachbefehlen verwendet werden.
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Der Barcodescanner umfasst zudem einen elektrischen Auslöser 48, der außen am Zeigefinger im Bereich des ersten Fingerglieds 50 angeordnet ist. Selbstverständlich kann der elektrische Auslöser 48 auch als ein vom Biegesensor 42 separates Peripheriegerät 16 ausgeführt sein, zum Beispiel als Druckknopf oder Schieberegler.
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In 8 ist eine fünfte Ausführungsform der Arbeitskleidungseinheit 10 dargestellt. In dieser Ausführungsform umfasst die Arbeitskleidungseinheit 10 ein Steuerungssystem 12, ein Sensormodul 46 sowie weitere Peripheriegeräte 16. Dabei stellen das Sensormodul 46 und die Peripheriegeräte 16 zusammen das Funktionsmodul 14 dar.
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In dieser fünften Ausführungsform ist das Verbindungsstück 30 fest mit dem Sensormodul 46 verbunden. An den Stecker 32 angrenzend weist das Verbindungsstück 30 zwischen Stecker 32 und dem Sensormodul 46 einen Brückenabschnitt 52 auf.
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Der Brückenabschnitt 52 besteht aus einem elastischen Material, z. B. spritzgegossen, und ist wellenförmig ausgebildet. In der gezeigten Ausführungsform ist das Kabel, welches den elektrischen Kontakt zwischen Stecker 32 und Sensormodul 46, also dem Funktionsmodul 14, bildet, in den Brückenabschnitt 52 integriert, z. B. eingegossen. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass das Kabel außerhalb des Brückenabschnitts 52 entlang desselben verläuft, unabhängig davon, ob das Kabel der Wellenform des Brückenabschnitts 52 nachläuft oder nicht.
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Der Stecker 32 wird mit dem Armband 18 mittels Kontakten elektrisch verbunden, die in einem Kontaktmuster 54 angeordnet sind. Ein beispielhaftes Kontaktmuster ist in 9b gezeigt.
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Die Kontakte sind dabei in der Fassung 34 des Armbandes 18 angeordnet, die in dieser Ausführungsform konisch zum Handgelenk hin zuläuft. Das heißt, dass die Kontakte vertieft zum Handgelenk hin angeordnet sind.
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Die Fassung 34 ist als Vertiefung im Armband 18 ausgebildet, die sich parallel zur Längsachse des Armes des Benutzers erstreckt und die zu beiden Seiten des Armbands 18 hin geöffnet ist.
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Die Fassung 34 ist dabei um 180° drehsymmetrisch ausgebildet, sodass der Stecker 32 und somit das Verbindungsstück 30 auf beiden Seiten des Armbands 18 angeordnet und mit dem Armband 18 verbunden werden kann. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Armband 18 sowohl am linken als auch am rechten Handgelenk tragbar ist, wobei das Funktionsmodul 14 in beiden Fällen auf der handseitigen Seite des Armbandes 18 angeordnet werden kann.
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Als Fassung kann natürlich auch ein armbandseitiger Fortsatz dienen, wobei der Stecker 32 eine komplementäre Ausnehmung besitzt, um auf den Fortsatz aufgesetzt zu werden.
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Die Kontakte sind durch Kontaktstifte (nicht gezeigt) am Stecker 32 und Buchsen für die Kontaktstifte (nicht gezeigt) am Armband 18 realisiert. Selbstverständlich ist auch eine Umkehrung von Kontaktstifte und Buchsen möglich.
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Auch das Kontaktmuster 54 ist um 180° drehsymmetrisch und die Kontakte sind gemäß des Kontaktmusters 54 derart in der Fassung 34 angeordnet, dass auch hier der Stecker 32 in von beiden Seiten eingesteckt werden kann.
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Das Kontaktmuster 54 ist wenigstens eine 3x3-, hier eine 3x7-Matrix. Dabei kann der mittlere Kontakt als Hochfrequenzkontakt 56 für ein Hochfrequenzsignal ausgebildet sein, wobei die Kontakte 58, die direkt benachbart zum Hochfrequenzkontakt 56 liegen, geerdet sind und so eine Abschirmung des Hochfrequenzkontakts 56 ermöglichen.
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Zur einfacheren Verbindung weisen der Stecker 32 und/oder das Armband 18 Magnete (nicht gezeigt) auf, die dazu dienen, das Verbindungsstück 30 am Armband 18 zu fixieren. Sind nur an einem der beiden Teile, das heißt Stecker 32 oder Armband 18, Magnete vorgesehen, so weist das entsprechende Gegenstück magnetisches Metall auf, um die Fixierung mittels Magneten zu ermöglichen.
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Weiterhin kann der Brückenabschnitt 52 vorgespannt sein, sodass der Stecker 32 entgegen seiner Einsteckrichtung vorgespannt ist. Der Stecker 32 steht somit in der uneingesteckten Position (nicht dargestellt) in Richtung des Pfeiles der 9a gegenüber dem Sensormodul vor.
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In den 10a und 10b ist der Handschuh 20 der fünften Ausführungsform der Arbeitskleidungseinheit 10 in Ansicht auf die Handrückseite, das heißt in dorsaler Ansicht (10a), und in palmarer Ansicht, das heißt in einer Ansicht auf die Handfläche (10b), dargestellt. Der Handschuh 20 weist eine Aufnahme 60 für das Sensormodul 46 auf.
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Die Aufnahme 60 ist als Tasche ausgebildet, in die das Sensormodul 46 (und ggf. das Steuerungssystem 12) einsteckbar und aus der das Sensormodul 46 (und ggf. das Steuerungssystem 12) wieder herausziehbar ist (vgl. 11b).
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Die Aufnahme 60 befindet sich auf dem Handrücken des Handschuhs 20.
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Die Peripheriegeräte 16 sind in dieser Ausführungsform ein Biegesensor 42, ein elektrischer Auslöser 48 und eine Antenne 62, die beispielsweise eine RFID-Antenne ist. Der Biegesensor 42 ist, wie zu den vorherigen Ausführungsformen beschrieben, handrückenseitig auf einem Finger angeordnet, der elektrische Auslöser 48 am ersten Fingerglied 50 des Zeigefingers des Handschuhs 20.
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Die Antenne 62 ist an der Handfläche 64 des Handschuhs 20 vorgesehen. Sie kann aus einer einfachen Leiterschleife aus einem leitfähigen Material bestehen.
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Die Leiterbahnen 28, die Kontaktstelle 26 und die Antenne 62 können aus leitfähigem Garn, Draht oder Litzen gebildet sein, die in den Handschuh 20 eingenäht oder umwebt sind. Dies kann auch für andere Peripheriegeräte 16 gelten, die in dieser Ausführungsform nicht vorhanden sind.
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Auch ist es denkbar, dass die Leiterbahnen 28, die Kontaktstelle 26, die Antenne 62, Kontakte des elektrischen Auslösers 48 und/oder der Biegesensor 42 auf eine Folie (nicht gezeigt) gedruckt sind. Dies kann auch für Peripheriegeräte 16 gelten, die in dieser fünften Ausführungsform nicht vorgesehen sind.
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Diese Peripheriegeräte 16 können mittels einer leitfähigen Tinte auf eine Folie gedruckt werden. Die Tinte kann beispielsweise mit Silberpartikeln versehen worden sein oder im Falle des Biegesensors eine resistive Tinte sein.
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Werden die Peripheriegeräte 16 auf die Folie gedruckt, ist der Handschuh 20 auf seiner Handinnenseite und/oder am Handrücken zweilagig ausgeführt, wobei dann die Folie zwischen den beiden Lagen vorgesehen ist. Die Verbindung der beiden Lagen miteinander erfolgt dann durch Verkleben oder Vernähen. Auf diese Weise können sehr kostengünstig die Peripheriegeräte 16 in den Handschuh 20 integriert werden.
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In der 11a ist die Aufnahme 60, also die Tasche, allein dargestellt. Die Tasche ist am Handschuh 20 durch Aufvulkanisieren, Kleben oder Einnähen befestigt.
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Die Tasche weist eine Grundplatte 66 auf, von der sich zwei Schienen 68 erstrecken.
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Die Schienen 68 können dabei in Bezug zur Grundplatte 66 angewinkelt sein und in einem spitzen Winkel aufeinander zulaufen.
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Die beiden Schienen 68 begrenzen die Tasche in ihrer Querrichtung, in der gezeigten Ausführungsform nach 10a also quer zur Längsachse des Arms des Benutzers. Die Schienen 68 werden durch einen Abschluss 70 miteinander verbunden.
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Der Abschluss 70 begrenzt die Tasche in ihrer Längsrichtung, in der gezeigten Ausführungsform nach 10a also parallel zur Längsachse des Arms des Benutzers.
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Dabei ist der Abschluss 70 auf der dem Handgelenk zugewandten Seite der Tasche vorgesehen.
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Auf diese Weise ergibt sich eine Tasche, in die das Sensormodul 46 aus einer Richtung einsteckbar ist, nämlich von der zu den Fingerspitzen gerichteten Seite der Tasche. Dies ist in 11b gezeigt, wobei das Sensormodul 46 ohne das damit verbundene Verbindungsstück 30 dargestellt ist.
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Hierzu weist das Sensormodul 46 einen Verbindungsabschnitt 72 auf, der im Querschnitt trapezförmig oder schwalbenschwanzförmig ausgebildet sein kann.
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Die Winkel der Trapez- bzw. Schwalbenschwanzform sind dabei derart gewählt, dass sie dem Winkel der Schienen 68 entsprechen. So lässt sich der Verbindungsabschnitt 72 des Sensormoduls 46 in die Tasche einstecken, wodurch das Sensormodul am Handschuh 20 befestigbar ist, wie in 11b dargestellt.
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Neben der mechanischen Befestigung des Sensormoduls 46 dient die Aufnahme 60, hier also die Tasche, auch zur elektrischen Kontaktierung zwischen den Peripheriegeräten 16 und dem Steuerungssystem 12.
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Hierzu weist die Grundplatte 66 Peripheriekontakte 74 auf, die mittels der Leiterbahnen 28 mit den Peripheriegeräten 16 verbunden sind. Die Grundplatte 66 bildet somit die Kontaktstelle 26 der Peripheriegeräte 16.
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An der Tasche, beispielsweise am Abschluss 70, sind zudem Sensorkontakte 76 vorgesehen, die mit den Peripheriekontakten 74 jeweils einzeln verbunden sind.
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Diese Sensorkontakte 76 stehen, sofern das Sensormodul 46 in der Tasche eingesteckt ist, mit Durchlaufkontakten 78 des Sensormoduls 46 in Verbindung. Diese Durchlaufkontakte 78 sind wiederum mit dem Verbindungsstück 30 elektrisch verbunden. Auf diese Weise erfolgt somit eine elektrische Verbindung zwischen dem Steuerungssystem 12 und den Peripheriegeräten 16 mittels der Peripheriekontakte 74, den Sensorkontakten 76, den Durchlaufkontakten 78 und schließlich dem Verbindungsstück 30.
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Auch das Sensormodul 46 kann eine Anzeigeeinrichtung aufweisen, beispielsweise ein Display, LEDs oder eine LED-Matrix.
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Ferner ist es denkbar, dass das Steuerungssystem 12 ebenfalls auf dem Handschuh 20 befestigbar ist. Zum Beispiel bilden in diesem Falle das Steuerungssystem 12 und das Sensormodul 46 eine bauliche Einheit, die wie zur fünften Ausführungsform beschrieben mit dem Handschuh 20 verbunden werden kann.
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Selbstverständlich sind beliebige Kombinationen der verschiedenen Sensoriken, Anordnungen und Verbindungsmöglichkeiten der verschiedenen Ausführungsformen denkbar. Die dargestellten Ausführungsformen stellen somit nur beispielhafte Kombinationen aus Sensoren, Verbindungsmöglichkeiten und Befestigungsmöglichkeiten dar.
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Es ist ebenso denkbar, dass das Verbindungsstück 30 fest mit dem Armband 18 verbunden ist und mittels des Steckers 32 mit dem Funktionsmodul 14 verbunden wird. Hierzu weist das Funktionsmodul 14 eine entsprechende Fassung 34 auf.
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Die 12 bis 15 zeigen die verschiedenartigen Sensoren und ihre Verwendung in einer Arbeitskleidungseinheit 10.
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Während der Verwendung der Arbeitskleidungeinheit 10 steuert das Steuerungssystem 12 das Funktionsmodul 14 und erhält Signale vom Funktionsmodul 14 und ermittelt hieraus die Tätigkeit des Benutzers der Arbeitskleidungseinheit 10.
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Hierzu erfasst zunächst das Steuerungssystem 12 die Informationen des Sensormoduls 46 und/oder der Peripheriegeräte 16. Mithilfe dieser Informationen kann nun das Steuerungssystem 12 die Tätigkeit des Benutzers ermitteln. Diese Informationen über die Tätigkeit kann dann zur Erfassung, zur Dokumentation, zur Analyse, zur Kontrolle und/oder zum Teachen von Prozessen, die eine manuelle Tätigkeit umfassen, verwendet werden.
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Denkbar ist eine Anwendung, bei der der Benutzer in einer Montagelinie ein Bauteil eines Produktes zu montieren hat.
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Mithilfe der Bewegungssensorik der Arbeitskleidungseinheit 10 können dabei die Bewegungen und Bewegungsabläufe des Benutzers bestimmt werden. Dies reicht aus, um beispielsweise das Anschrauben einer Schraube durch die Drehung der Hand des Benutzers eindeutig zu identifizieren. Auch ist das Einsetzen von Befestigungsclips, bei denen eine ruckartige Bewegung auftritt, durch die Bewegungssensorik eindeutig zu identifizieren. Auch kann die Betätigung eines Werkzeugs mithilfe der Biegesensoren erkannt werden, beispielsweise die Betätigung des Abzugs eines elektrischen Schraubendrehers.
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Eine Verfolgung, sogenanntes Tracking, der Bewegung des Benutzers bzw. der Hand des Benutzers im Raum ist alleine anhand der Bewegungssensorik nicht möglich, da die Bewegungssensorik driftet.
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Jedoch kann die Bewegungssensorik dadurch regelmäßig kalibriert werden, dass Ankerpunkte passiert werden. An den Ankerpunkten ist die räumliche Position des Benutzers bzw. der Hand des Benutzers bekannt. Beispielsweise werden Ankerpunkte durch RFID-Tags, NFC-Tags gebildet, die in der Arbeitsumgebung des Benutzers ortsfest befestigt sind. Wenn nun der Benutzer mit der Arbeitskleidungseinheit 10 einen solchen RFID- oder NFC-Tag passiert, kann das Steuerungssystem 12 daraus auf die genaue, absolute Position des Benutzers schließen und dadurch die Bewegungssensorik wieder kalibrieren. Mögliche Ankerpunkte sind beispielsweise auch die Aufnahme eines Werkzeugs aus einer Werkzeughalterung, das Auslösen einer Maschine mittels eines Knopfes oder das Scannen eines Barcodes.
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Die Identifikation von Werkzeugen, die der Benutzer aufnimmt, kann dabei ebenfalls mittels RFID- oder NFC-Tags geschehen, die im oder am Werkzeug vorgesehen sind. Ein Werkzeug kann auch durch Scannen eines Barcodes identifiziert werden.
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Eine weitere Möglichkeit zur Positionsbestimmung des Benutzers bzw. der Hand des Benutzers bietet Triangulation, das heißt die Entfernungsbestimmung der Hand von verschiedenen Ankerpunkten. Aus den Abständen zu den Ankerpunkten kann dann auf die absolute Position der Hand im Raum geschlossen werden.
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Durch die Erfassung der Tätigkeiten des Prozesses ist es möglich, Prozesse zu dokumentieren und zu analysieren. Auch ist es möglich, die Arbeit des Benutzers direkt zu kontrollieren und ihm ein direktes Feedback über den Erfolg seiner Tätigkeiten zu geben („Erzwingen von Prozessen“).
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Ein solches Verfahren ist schematisch in 16 dargestellt. Hierzu wird zunächst der Beginn eines Prozessschrittes erfasst. Der Beginn wird beispielsweise vom Benutzer selbst, z.B. durch das Betätigen des elektrischen Auslösers 48 signalisiert oder die Arbeitskleidungseinheit 10 erfasst den Beginn automatisch, beispielsweise beim Passieren eines bestimmten Ankerpunktes.
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Nach dem Prozessbeginn werden die ermittelten Informationen des Funktionsmoduls 14 ausgewertet und anhand der Informationen auf die durchgeführten Tätigkeiten des Benutzers geschlossen.
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Anschließend erfolgt eine Plausibilitätsprüfung, in der überprüft wird, ob die vom Benutzer ausgeführten Tätigkeiten den im Prozess vorgegebenen Tätigkeiten entsprechen. Das heißt, ob der Benutzer den Prozess wie gewünscht ausgeführt hat. Ist dies nicht der Fall, so wird ein negatives Feedback mithilfe der Ausgabeeinrichtung 36 an den Benutzer übermittelt.
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Andernfalls erhält der Benutzer ein positives Feedback.
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Mithilfe der Plausibilitätsprüfung ist es möglich, Fehlerquoten zu ermitteln, die anschließend mit Informationen über die Arbeitszeit, welche vom Steuerungssystem 12 erfasst wird, Informationen der Vitalitätssensorik 40 und/oder mit Informationen der Umweltsensorik in einem Speicher hinterlegt werden. Dabei kann sich der Speicher entweder auf dem Steuerungssystem 12 selbst oder in einem externen Computer befinden. Diese Daten können zur Dokumentation dienen. Eine Analyse dieser Daten kann herangezogen werden, um den ausgeführten Prozess zu optimieren und um die Arbeitsbedingungen dahin gehend zu verbessern, dass Fehlerquoten gesenkt werden.
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Ebenfalls kann die Arbeitskleidungseinheit 10 zur Steuerung von Maschinen verwendet werden. Hierzu werden die Tätigkeiten, die vom Steuerungssystem 12 erkannt wurden, in Befehle für die Maschine umgesetzt.
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In 17 ist beispielhaft dargestellt, wie Musterprozesse in der Arbeitskleidungseinheit 10 hinterlegt werden können („Teachen“). Zunächst wird ein Prozessschrittbeginn definiert, beispielsweise durch Auslösen des elektrischen Auslösers 48. Daraufhin werden die Sensordaten des Funktionsmoduls 14 von dem Steuerungssystem 12 erfasst und im Speicher abgelegt. Damit wird der Prozessschritt in der Arbeitskleidungseinheit 10 hinterlegt. Anschließend kann ein weiterer Prozessschritt aufgenommen werden.
