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Allgemeiner Stand der Technik
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Robotersteuerungssystem und betrifft insbesondere ein Robotersteuerungssystem mit einer Funktion zum Aussenden von Warnungen und zum Stoppen des Betriebs einer Maschine basierend auf dem Abstand der Maschine von einem tragbaren drahtlosen Bedienfeld.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Tragbare Bedienfelder zum Ausgeben von Anweisungen und dergleichen an einen Roboter müssen den Standard (ISO 10218-1) erfüllen, dass das Bedienfeld Signale ausgeben kann, um einen Not-Halt des Roboters auszuführen, um den Roboter in einem Notfall sofort stoppen zu können. Wenn das tragbare Bedienfeld auf Basis einer drahtlosen Kommunikation verwendet wird, besteht ein Risiko, dass der Roboter nicht sofort gestoppt werden kann, wenn die Qualität der drahtlosen Kommunikation unzureichend und somit gefährlich ist. Aus diesem Grund ist es bislang in der Praxis üblich, dass der Roboter gestoppt wird, wenn die Qualität der drahtlosen Kommunikation unter ein bestimmtes Niveau fällt, um dadurch die Sicherheit zu gewährleisten.
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Wenn sich jedoch der Bediener vom Roboter entfernt, kann der Roboter, auch wenn die Qualität der Kommunikation gut ist, von einer Stelle aus gesteuert werden, von der der Bediener nicht überprüfen kann, was gefährlich ist.
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Als ein herkömmliches Robotersteuerungssystem gab es bislang ein bekanntes System, das die Sicherheit durch Erkennen der Position des Bedieners sicherstellt (z. B.
Japanische Patentschrift Nr. 5492438 ). Dies ist jedoch kein System, das den Abstand des Roboters von einem als tragbares drahtloses Bedienfeld bezeichneten mobilen Körper erkennen kann.
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Als drahtlose Einlernvorrichtung gibt es schon ein bekanntes automatisches Maschinensystem, das durch Austauschen von Live-Signalen durch drahtlose Kommunikation in vorbestimmten Intervallen und Überwachen der Zeitintervalle des Empfangs, um den drahtlosen Kommunikationszustand zu erkennen, Warnungen an den Bediener ausgibt und/oder die automatische Maschine stoppt, wenn der drahtlose Kommunikationszustand schlecht wird (Ungeprüfte
Japanische Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2007-233817 ). Diese herkömmliche Technik basiert auf der Technologie, dass die Empfangsintervalle zwischen Live-Signalen aufgrund der Verschlechterung des Kommunikationszustands, wenn der Abstand zwischen den Empfängern groß wird, länger werden. Diese Technologie berücksichtigt jedoch keinerlei mögliche Schwankungen der Qualität der Kommunikation, d. h., einige Plätze haben eine gute Kommunikationsqualität und andere Plätze haben eine schlechte Qualität aufgrund von Umweltfaktoren.
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Es gibt ein weiteres bekanntes automatisches Maschinensystem, das durch Überwachen der Intensität von Funkwellen zwischen der Steuerung und der Einlernvorrichtung Warnungen ausgibt und/oder die automatische Maschine stoppt, wenn die Intensität der Funkwellen gleich groß oder geringer als ein vorbestimmter Grenzwert wird (siehe zum Beispiel die
Internationale Veröffentlichung 2006/103838 ). Die
1 zeigt eine Ausgestaltung eines herkömmlichen automatischen Maschinensystems. Ein herkömmliches automatisches Maschinensystem
1000 ist dazu eingerichtet, einen Roboter
1001 zu stoppen, wenn sich die Qualität der Kommunikation zwischen einem Sendeempfänger
1021 einer Steuerungsvorrichtung
1002 zum Steuern des Roboters
1001 und einem Sendeempfänger
1041 einer Einlernvorrichtung verschlechtert, um dadurch die Sicherheit zu gewährleisten. Die Einlernvorrichtung
1004 kann jedoch den Roboter
1001 auch dann steuern, wenn diese weit voneinander entfernt sind, solange die Qualität der Kommunikation gut ist. Wenn der Bediener irrtümlich die Einlernvorrichtung
1004 bedient, wenn sich die Einlernvorrichtung weit weg vom Roboter
1001 befindet, kann sich der Roboter als Ergebnis ohne Kenntnis des Bedieners bewegen und dadurch Sicherheitsprobleme verursachen. Es gibt viele Robotersysteme, bei denen sich der Roboter
1001 und der Sendeempfänger
1021 der Steuerungsvorrichtung
1002 weit voneinander entfernt befinden. Eine Situation, in der der Sendeempfänger
1021 der Steuerungsvorrichtung
1002 und der Sendeempfänger
1041 der Einlernvorrichtung
1004 nahe beieinander liegen und somit die Kommunikationsqualität gut ist, selbst wenn sich ein großer Abstand zwischen der Einlernvorrichtung
1004 und dem Roboter
1001 befindet, ist leicht vorstellbar.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Um das obengenannte Problem zu lösen ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Robotersteuerungssystem bereitzustellen, das die Sicherheit verbessern kann, indem der Abstand zwischen einem Roboter und einem tragbaren drahtlosen Bedienfeld gemessen wird, der Bediener gewarnt wird, wenn der Abstand groß wird und der Roboter gestoppt wird, wenn der Abstand noch größer wird.
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Ein Robotersystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält: eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern einer Maschine; ein tragbares drahtloses Bedienfeld, das eine drahtlose Kommunikation mit der Steuerungsvorrichtung ausführen kann, um die Maschine zu steuern; eine Abstandsmesseinheit zum Messen des Abstands zwischen der Maschine und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld; und einen Warnungserzeuger, der eine Warnung an den Bediener aussendet oder die Maschine stoppt, wenn der Abstand zwischen der Maschine und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Aufgabe, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung der Ausführungsformen besser verstanden werden, wenn sie im Zusammenhang mit den Zeichnungen gelesen wird, wobei
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1 ein Konfigurationsschaubild ist, das ein herkömmliches automatisches Maschinensystem zeigt;
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2 ein Konfigurationsschaubild ist, das ein Robotersteuerungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
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3 ein Konfigurationsschaubild ist, das ein Robotersteuerungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ein Konfigurationsschaubild ist, das ein Robotersteuerungssystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ein Konfigurationsschaubild ist, das ein Robotersteuerungssystem gemäß einem abgeänderten Beispiel der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ein Konfigurationsschaubild ist, das ein Robotersteuerungssystem gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ein Konfigurationsschaubild ist, das ein Robotersteuerungssystem gemäß einem abgeänderten Beispiel der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ein Konfigurationsschaubild ist, das ein Robotersteuerungssystem gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ein Konfigurationsschaubild ist, das ein Robotersteuerungssystem gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 ein Konfigurationsschaubild ist, das ein Robotersteuerungssystem gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 ein Konfigurationsschaubild ist, das ein Robotersteuerungssystem gemäß einem abgeänderten Beispiel der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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12 ein Konfigurationsschaubild ist, das ein Robotersteuerungssystem gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen werden Robotersteuerungssysteme gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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[Erste Ausführungsform]
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Es wird ein Robotersteuerungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 2 ist ein Konfigurationsschaubild, das ein Robotersteuerungssystem der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Robotersteuerungssystem 101 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine Steuerungsvorrichtung 2 zum Steuern einer Maschine, d. h. eines Roboters 1; ein tragbares drahtloses Bedienfeld 4, das drahtlos mit der Steuerungsvorrichtung 2 kommunizieren kann, um den Roboter 1 zu steuern; eine Abstandsmesseinheit 6 zum Messen des Abstands zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4; und einen Warnungserzeuger 8, zum Aussenden einer Warnung an den Bediener oder Stoppen des Roboters 1, wenn der Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Obwohl die Abstandsmesseinheit 6 in der Steuerungsvorrichtung 2 in 2 bereitgestellt wird, kann die Abstandsmessvorrichtung 6 in dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 bereitgestellt werden oder kann sowohl in der Steuerungsvorrichtung 2 und in dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 bereitgestellt werden.
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Wie in 2 gezeigt weist das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 einen Sendeempfänger 41 auf, um Befehle zum Steuern des Roboters 1 drahtlos an einen für die Steuerungsvorrichtung 2 an der Steuerungsvorrichtungsseite bereitgestellten Sendeempfänger 21 zu senden. Die Steuerungsvorrichtung 2 steuert den Roboter 1 basierend auf den empfangenen Befehlen.
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Da das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 den Roboter 1 drahtlos steuern kann, kann das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 eine Fernsteuerung des Roboters 1 von einer von dem Roboter und der Steuerungsvorrichtung 2 entfernten Position ausführen. Wenn sich jedoch das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 zu weit vom Roboter 1 wegbewegt, dann treten Fälle auf, bei denen der Roboter 1 vom Standpunkt des tragbaren drahtlosen Bedienfelds 4 aus nicht gesehen werden kann, wodurch Sicherheitsrisiken verursacht werden. Um sich damit auseinanderzusetzen, wird in der vorliegenden Erfindung der Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 überwacht, um eine Warnung an den Bediener auszusenden oder den Roboter 1 zu stoppen, wenn der Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem trabgaren drahtlosen Bedienfeld 4 einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
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Insbesondere misst die in der Steuerungsvorrichtung 2 bereitgestellte Abstandsmesseinheit 6 den Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4. Wenn der Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 einen Warnabstand da überschreitet, erzeugt der Warnungserzeuger 8 eine Warnung. Wenn weiterhin das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 sich vom Roboter 1 wegbewegt und der Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 einen Stoppabstand ds überschreitet, dann stoppt die Steuerungsvorrichtung 2 den Roboter 1. Hierin ist der Stoppabstand ds vorzugsweise größer als der Warnabstand da, wie in 2 gezeigt.
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In der vorliegenden Erfindung wird der Roboter gestoppt, wenn das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 den Stoppabstand erreicht, unabhängig von der Kommunikationsqualität zwischen der Steuerungsvorrichtung 2 und dem trabgaren drahtlosen Bedienfeld 4. Folglich wird der Roboter 1 gestoppt, um die Sicherheit zu gewährleisten, wenn das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 sich um einen solchen Abstand wegbewegt, dass die Bewegung des Roboters vom Standpunkt des tragbaren drahtlosen Bedienfelds 4 aus nicht eingesehen werden kann. Da des Weiteren der Warnungserzeuger 8 eine Warnung erzeugt, kann dies das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 daran hindern, den Stoppabstand zu erreichen und den Roboter 1 ohne Kenntnis des Bedieners zu stoppen, und ermöglicht somit die Anwenderfreundlichkeit sicherzustellen.
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[Zweite Ausführungsform]
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Es wird ein Robotersteuerungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 3 zeigt ein Konfigurationsschaubild eines Robotersteuerungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Robotersteuerungssystem 102 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich vom Robotersteuerungssystem 101 der ersten Ausführungsform dadurch, dass eine Funkkommunikationssignal-Empfangseinheit 10, die Funkkommunikationssignale von dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 empfängt, für eine Maschine, d. h., den Roboter 1, oder in der Nähe des Roboters 1 bereitgestellt wird, um den Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 basierend auf der Funkwellenintensität der Funkkommunikationssignale zwischen der Funkkommunikationssignal-Empfangsvorrichtung 10 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 zu messen. Die anderen Konfigurationen gemäß der zweiten Ausführungsform sind dieselben wie diejenigen im Robotersteuerungssystem gemäß der ersten Ausführungsform, weshalb auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet wird.
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Wie in 3 gezeigt enthält der Roboter 1 die Funkkommunikationssignal-Empfangsvorrichtung 10, die Funkkommunikationssignale 11 mit dem Sendeempfänger 41 des tragbaren drahtlosen Bedienfelds 4 austauscht. Die Abstandsmesseinheit 6 misst den Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 basierend auf der Funkwellenintensität der Funkkommunikationssignale 11.
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Der Warnungserzeuger 8 erzeugt basierend auf dem gemessenen Abstand eine Warnung an den Bediener oder stoppt den Roboter 1, wenn der Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
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Die Verwendung der Funkwellenintensität der Funkkommunikationssignale für die Abstandsmessung ermöglicht die zum Messen des Abstands notwendige Vorrichtungskonfiguration zu minimieren (bis zu einer elektrischen Schaltung zum Messen der Funkwellenintensität). Obwohl in dem in 3 gezeigten Beispiel der Sendeempfänger 41 sowohl als der Empfänger für die Abstandsmessung als auch als Empfänger für Funkkommunikation verwendet wird, können der Empfänger für die Abstandsmessung (Messen der Funkwellenintensität) und der Empfänger für Funkkommunikation völlig getrennt sein.
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[Dritte Ausführungsform]
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Es wird ein Robotersteuerungssystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 4 zeigt ein Konfigurationsschaubild eines Robotersteuerungssystems gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Robotersteuerungssystem 103 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich vom Robotersteuerungssystem 101 der ersten Ausführungsform dadurch, dass das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 ferner einen Beschleunigungssensor 12 enthält, um den Abstand zwischen einer Maschine, d. h., dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 basierend auf der durch den Beschleunigungssensor 12 gemessen Beschleunigung zu messen. Die anderen Konfigurationen gemäß der dritten Ausführungsform sind dieselben wie diejenigen im Robotersteuerungssystem gemäß der ersten Ausführungsform, weshalb auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet wird.
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Wie in 4 gezeigt wird das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 mit dem Beschleunigungssensor 12 bereitgestellt. Die Abstandsmesseinheit 6 misst den Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 basierend auf der durch den Beschleunigungsmesser 12 gemessenen Beschleunigung. Der Warnungserzeuger 8 erzeugt basierend auf dem gemessenen Abstand eine Warnung an den Bediener oder stoppt den Roboter 1, wenn der Abstands zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
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Es ist möglich, die momentane relative Position des tragbaren drahtlosen Bedienfelds 4 basierend auf der Position des tragbaren drahtlosen Bedienfelds 4 zu einem bestimmten Zeitpunkt durch Verwendung des Beschleunigungssensors 12 zu messen. Wenn die relative Position zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 zu einem bestimmten Zeitpunkt bekannt ist, dann kann folglich der momentane Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 ebenfalls bekannt sein.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass der gemessene Wert des Beschleunigungssensors 12, im Gegensatz zur Funkwellenintensität, nicht durch die Umgebung beeinträchtigt wird.
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Obwohl in dem in 4 gezeigten Beispiel der Beschleunigungssensor 12 am tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 montiert ist, ist er nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Das heißt, der Beschleunigungssensor kann an einer Vorrichtung montiert sein, die mit dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 oder der Steuerungsvorrichtung 2 kommunizieren kann und die durch den Bediener getragen werden kann, um den Abstand zwischen der Maschine, d. h., dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 basierend auf der durch den Beschleunigungssensor gemessenen Beschleunigung zu messen. Folglich kann in diesem Fall der Beschleunigungssensor eine externe Vorrichtung sein oder kann als eine andere Vorrichtung (wie z. B. ein Smartphone) bereitgestellt werden, die eine Kommunikation ausführen kann.
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Es sollte angemerkt werden, dass wenn dieses System für eine lange Zeit sich selbst überlassen wird, die gemessene Position von der aktuellen Position abrücken kann, und es daher vorzuziehen ist, dass ebenfalls eine zusätzliche Messung durchgeführt wird, wenn über eine lange Zeit gearbeitet wird.
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Des Weiteren kann, wie in einem Robotersteuerungssystem 103' als ein abgeändertes Beispiel der in 5 gezeigten dritten Ausführungsform, ein Positions-Masterort (Masterposition) 14 des tragbaren drahtlosen Bedienfelds 4, von dem der Abstand zu einer Maschine, d. h., dem Roboter 1 zuvor gemessen wurde, definiert werden.
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Die relative Position zwischen der Masterposition 14 und dem Roboter 1 wird vorab gemessen, und das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 wird in die Lage versetzt zu erkennen (wird durch den Bediener angewiesen oder veranlasst automatisch zu erkennen), dass es sich an der Masterposition 14 befindet. Auf diese Weise erfasst das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 den Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 zu dem Zeitpunkt an der Masterposition 14. Da das Überprüfen des Messwerts durch den Beschleunigungssensor ermöglicht zu kennen, wie weit sich das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 von der Masterposition 14 wegbewegt hat, ist es möglich, den Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 zu kennen.
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[Vierte Ausführungsform]
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Es wird ein Robotersteuerungssystem gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 6 zeigt ein Konfigurationsschaubild eines Robotersteuerungssystems gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Robotersteuerungssystem 104 gemäß der vierten Ausführungsform unterscheidet sich vom Robotersteuerungssystem 101 der ersten Ausführungsform dadurch, dass der Abstand zwischen einer Maschine, d. h., dem Roboter 1, und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 durch einen Sensor 16 gemessen wird, der um den Roboter 1 herum angeordnet ist und der mindestens eines von einem Lasersensor, einem Drucksensor, einen Infrarotsensor und einer Lichtschranke umfasst. Die anderen Konfigurationen gemäß der vierten Ausführungsform sind dieselben wie diejenigen im Robotersteuerungssystem gemäß der ersten Ausführungsform, weshalb auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet wird.
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Das Bereitstellen des Sensors 16 (ein Lasersensor, Drucksensor, Infrarotsensor, eine Lichtschranke und/oder dergleichen) um den Roboter 1 herum ermöglicht die Annäherung des Bedieners an den Roboter 1 zu kennen, wenn das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 in einen Tastbereich 160 des Sensors 16 eintritt, wie durch einen Pfeil in 6 angedeutet.
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Da es nicht möglich ist, zu wissen, ob der Bediener das gegenständliche tragbare drahtlose Bedienfeld 4 trägt, um den Roboter allein durch den Sensor 16 zu steuern, ist es bevorzugt, gleichzeitig ein weiteres Mittel einzusetzen. Wenn beispielsweise nachfolgend erwähnte RFID-(Radio Frequency Identifier)Tags an den tragbaren drahtlosen Bedienfeldern 4 angebracht werden und die RFIS-Tags mit Seriennummern von tragbaren drahtlosen Bedienfeldern 4 erfasst werden, dann ist es möglich zu identifizieren, welches tragbare drahtlose Bedienfeld 4 beim Vorbeilaufen den Sensor zum Erkennen von RFID-Tags durchlaufen hat. Wenn das tragbare drahtlose Bedienfeld 4, das den Roboter steuert, identifiziert werden kann, dann misst die Abstandsmesseinheit 6 den Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4, und der Warnungserzeuger 8 kann basierend auf dem gemessenen Abstand eine Warnung ausgeben oder den Roboter 1 stoppen.
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Anstatt des Sensors kann eine feststehende Kamera 18 zum Aufnehmen des Bildes der Umgebung einer Maschine, d. h., des Roboters 1, angeordnet werden, wie im Robotersteuerungssystem 104' als abgeändertes Beispiel der in 7 gezeigten vierten Ausführungsform, und somit kann der Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 durch Analysieren des durch die Kamera 18 aufgenommenen Bildes gemessen werden.
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Wenn die feststehende Kamera 18, die den Eintritt eines Objekts in die Umgebung des Roboters 1 erkennen kann, installiert ist und wenn das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 innerhalb des Bilderfassungsbereich 180 der feststehenden Kamera 18 eintritt, wie durch den Pfeil in 7 angedeutet, dann ist es durch Bilderkennung möglich zu kennen, an welcher Position relativ zum Roboter 1 sich der das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 tragende Bediener befindet.
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Da es nicht möglich ist zu wissen, ob der Bediener das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 trägt, um den Roboter allein durch die feststehende Kamera 18 zu steuern, ist es bevorzugt gleichzeitig ein weiteres Mittel einzusetzen, ähnlich wie im Falle des Sensors. Wenn beispielsweise RFID-(Radio Frequency Identifier)Tags am tragbaren drahtlosen Bedienfeldern 4 angebracht werden und die RFIS-Tags mit Seriennummern von tragbaren drahtlosen Bedienfeldern 4 erfasst werden, dann ist es möglich zu identifizieren, welches tragbare drahtlose Bedienfeld 4 beim Vorbeilaufen den Sensor zum Erkennen von RFID-Tags durchlaufen hat. Wenn das tragbare drahtlose Bedienfeld 4, das den gegenständlichen Roboter steuert, identifiziert werden kann, dann misst die Abstandsmesseinheit 6 den Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4, und der Warnungserzeuger 8 kann basierend auf dem gemessenen Abstand eine Warnung ausgeben oder den Roboter 1 stoppen.
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[Fünfte Ausführungsform]
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Es wird ein Robotersteuerungssystem gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 8 zeigt ein Konfigurationsschaubild eines Robotersteuerungssystems gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Robotersteuerungssystem 105 gemäß der fünften Ausführungsform unterscheidet sich vom Robotersteuerungssystem 101 der ersten Ausführungsform dadurch, dass eine dreidimensionale (3D) Kamera 20 vorgesehen wird, die ein Bild des tragbaren drahtlosen Bedienfelds 4 oder einer Maschine, d. h. des Roboters 1, oder von beiden aufnehmen kann, und der Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 wird basierend auf dem durch die 3D-Kamera gemessenen Abstand zwischen der 3D-Kamera 20 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 und/oder dem Roboter 1 gemessen. Die anderen Konfigurationen gemäß der fünften Ausführungsform sind dieselben wie diejenigen im Robotersteuerungssystem gemäß der ersten Ausführungsform, weshalb auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet wird.
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Wie in 8 gezeigt, ermöglicht die Bereitstellung der 3D-Kamera 20 im tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4, um ein Bild des Roboters 1 aufzunehmen, die Messung des Abstands zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4. In diesem Fall kann eine Abstandsmessmarkierung 19 als eine Markierung zum Messen des Abstands durch die 3D-Kamera 20 am Roboter 1 angebracht werden. Wenn andererseits die 3D-Kamera 20 am Roboter 1 montiert ist, dann ist es möglich, den Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 zu messen, indem das Bild des tragbaren drahtlosen Bedienfelds 4 unter Verwendung der 3D-Kamera aufgenommen wird. Wenn des Weiteren die 3D-Kamera 20 an einer Position angeordnet ist, von der sowohl der Roboter 1 als auch das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 aufgenommen werden können, dann ist es möglich, den Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 durch Aufnehmen eines Bildes von beiden zu messen.
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Wenn der Abstand zwischen dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 und dem Roboter 1 durch die 3D-Kamera 20 gemessen wird, kann der Abstand zu diesem Zeitpunkt mit der Funkwellenintensität zu diesem Zeitpunkt zusammenhängen. Auch dann, wenn sich das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 von dem Punkt, an dem die 3D-Kamera 20 den Abstand gemessen hat, wegbewegt, kann eine fortlaufende Überwachung der Funkwellenintensität Informationen über den momentanen Abstand bereitstellen.
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Als ein Verfahren zum Verwenden der Funkwellenintensität und der 3D-Kamera in Kombination, kann der zwischen dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 und dem Roboter 1 an einem bestimmten Punkt durch die 3D-Kamera gemessene Abstand der Funkwellenintensität an diesem Punkt zugeordnet werden, wodurch der Abstand und die Funkwellenintensität der Sachlage kurz vor Ausführung der Kommunikation zugeordnet werden kann. Als Ergebnis ist es möglich, den Einfluss von Unterschieden zu reduzieren, die aus Datum des Betriebsvorgangs und der umgebenden Ausrüstung resultieren.
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Die 3D-Kamera kann an einem abgesonderten Platz eingesetzt werden und kann dazu eingerichtet sein, Triangulation zu verwenden. Die Kamera kann an einer Wand befestigt sein oder kann beweglich sein (um zu schwenken oder sich entlang einer Bewegungsrichtung zu bewegen).
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Des Weiteren kann die 3D-Kamera an einer Vorrichtung montiert sein, die mit dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 oder der Steuerungsvorrichtung 2 kommunizieren kann und die von dem Bediener getragen werden kann, um ein Bild einer Maschine, d. h., des Roboters 1, aufzunehmen und dadurch den Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 zu messen. Auf diese Weise kann die 3D-Kamera extern angebracht werden oder kann eine andere Vorrichtung einsetzen (wie z. B. ein Smartphone), die eine drahtlose Kommunikation ausführen kann.
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[Sechste Ausführungsform]
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Es wird ein Robotersteuerungssystem gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 9 zeigt ein Konfigurationsschaubild eines Robotersteuerungssystems gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Robotersteuerungssystem 106 gemäß der sechsten Ausführungsform unterscheidet sich vom Robotersteuerungssystem 101 der ersten Ausführungsform dadurch, dass das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 einen RFID-Tag-Detektor 22 enthält, während ein RFID-Tag 24, das Positionsinformationen speichert, um eine Maschine, d. h., den Roboter 1, angeordnet ist, um den Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 unter Verwendung der in dem RFID-Tag 24 gespeicherten Informationen, die durch den RFID-Tag-Detektor 22 ausgelesen werden, zu messen. Die anderen Konfigurationen gemäß der sechsten Ausführungsform sind dieselben wie diejenigen im Robotersteuerungssystem gemäß der ersten Ausführungsform, weshalb auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet wird.
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Da das RFID-Tag 24 mit Informationen über seine Position vom Roboter 1 erfasst wird, liest der RFID-Tag-Detektor 22, wenn das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 in den RFID-Erfassungsbereich eintritt, die Position aus dem Tag aus und erfasst somit die Informationen über den Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4.
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In einigen Systemen ist es möglich, den Abstand zum RFID-Tag 24 basierend auf der Zeitverzögerung zwischen dem RFID-Tag-Erkennungssignal und dem Rückmeldesignal vom RFID-Tag 24 zu kennen und somit die aktuelle Position in weiteren Einzelheiten zu erhalten.
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Bei einem Roboter mit einem weiten Betriebsbereich werden vorzugsweise mehrere RFID-Tags (z. B. 24a bis 24d) verwendet. Das in 9 gezeigte Beispiel enthält vier RFID-Tags, wobei jedoch die Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt ist. Bei einem Roboter, der in einem begrenzten Bereich arbeitet, ist es jedoch trotzdem möglich, die Sicherheit zu gewährleisten, wenn nur ein RFID-Tag bereitgestellt wird.
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[Siebte Ausführungsform]
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Es wird ein Robotersteuerungssystem gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 10 zeigt ein Konfigurationsschaubild eines Robotersteuerungssystems gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Robotersteuerungssystem 107 gemäß der siebten Ausführungsform unterscheidet sich vom Robotersteuerungssystem 101 der ersten Ausführungsform dadurch, dass das System ferner einen RFID-Tag-Detektor 22' enthält, der nahe bei einem Sensor 16' angeordnet ist, welcher um eine Maschine, d. h., den Roboter 1, angeordnet ist und aus mindestens einem von einem Lasersensor, einem Drucksensor, einem Infrarotsensor und einer Lichtschranke ausgewählt ist, und ein RFID-Tag 24' enthält, das für das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 bereitgestellt wird, und dass der Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 basierend auf dem erkannten Status des RFID-Tags 24' vor und nach dem Erkennen eines Objekts durch den Sensor 16' gemessen wird. Die anderen Konfigurationen gemäß der siebten Ausführungsform sind dieselben wie diejenigen im Robotersteuerungssystem gemäß der ersten Ausführungsform, weshalb auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet wird.
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Wenn der RFID-Detektor 22' nahe beim Roboter 1 angeordnet wird, kann die Annäherung des tragbaren drahtlosen Bedienfelds 4 an den Roboter 1 erkannt werden. Durch einen Sensor 16', wie einen Infrarotsensor und dergleichen, ist es nicht möglich zu bestimmen, ob das sich nähernde Objekt der Bediener ist, der das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 tragt, oder einfach ein Hindernis ist. Die Bereitstellung des RFID-Detektors 22' nahe beim Sensor 16' macht es möglich zu unterscheiden, ober der das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 tragende Bediener vorbeigelaufen ist oder nicht, indem in Kombination die Erkennungszeit überwacht wird.
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Als spezifische Beispiele der Erkennung können die folgenden Fälle betrachtet werden:
- (1) Wenn der Sensor ein Objekt wahrnimmt und gleichzeitig die in der Nähe des Sensors angeordnete RFID-Erkennungsvorrichtung mit kurzer Reichweite das tragbare drahtlose Bedienfeld erkennt, kann der Durchlauf des tragbaren drahtlosen Bedienfelds erkannt werden. Danach wird durch ein weiteres Mittel (eine Bake oder eine Funkwellenintensität) bestimmt, wie oder in welcher Richtung das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 vorbeigelaufen ist, um den Abstand zu bestimmen.
- (2) Ein RFID-Tag-Erkennungsvorrichtung, die den Abstand von einem RFID-Tag durch Messen der Zeit der Rückübermittlung erkennen kann, kann verwendet werden. Beispielsweise wird die RFID-Tag-Erkennungsvorrichtung an einer Position eingesetzt, die näher am Roboter ist als der Sensor, um die Erkennung des an der Sensorposition befindlichen tragbaren drahtlosen Bedienfelds zu ermöglichen. Wenn bei dieser Anordnung das RFID-Tag am Sensor vorbeiläuft, während es sich der Erkennungsvorrichtung annähert, dann wird bestimmt, dass das Bedienfeld sich dem Roboter annähert, wohingegen wenn das RFID-Tags am Sensor vorbeiläuft, während es sich von der Erkennungsvorrichtung zurückzieht, dann wird bestimmt, dass sich das Bedienfeld vom Roboter wegbewegt.
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Wie in einem Robotersteuerungssystem 107', das ein abgeändertes Beispiel der in 11 gezeigten siebten Ausführungsform ist, kann weiterhin das Mittel zum Messen des Abstands durch ein durch das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 gehaltenes RFID-Tag 24'' verwirklicht werden. In diesem Fall wird ein RFID-Detektor 22'' am oder nahe am Roboter 1 angeordnet, während das RFID-Tag 24'' am tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 angeordnet wird. Das heißt, der an oder nahe an einer Maschine, d. h., dem Roboter 1, angeordnete RFID-Detektor 22'' und das am tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 angeordnete RFID-Tag 24'' sind des Weiteren dazu vorgesehen, den Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 basierend auf dem erkannten Status des RFID-Tags 24'' zu messen.
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[Achte Ausführungsform]
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Es wird ein Robotersteuerungssystem gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 12 zeigt ein Konfigurationsschaubild eines Robotersteuerungssystems gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Robotersteuerungssystem 108 gemäß der achten Ausführungsform unterscheidet sich vom Robotersteuerungssystem 101 der ersten Ausführungsform dadurch, dass eine Bake 26, die an oder nahe an der Maschine, d. h., am Roboter 1, angeordnet ist, und ein Bakenempfänger 28 für die Bake der als eine Empfangsvorrichtung am tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 angeordnet ist, des Weiteren dazu vorgesehen sind, den Abstand zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 durch die Bake 26 zu messen. Die anderen Konfigurationen gemäß der achten Ausführungsform sind dieselben wie diejenigen im Robotersteuerungssystem gemäß der ersten Ausführungsform, weshalb auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet wird.
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Die Bereitstellung der Bake 26 nahe am Roboter 1 und die Bereitstellung des Bakenempfängers 28 im tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 ermöglicht das Erkennen des Abstands zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4, sofern sich das tragbare drahtlose Bedienfeld 4 innerhalb des Bereichs befindet, der von Funkwellen der Bake 26 erreicht wird.
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Obwohl in dem in 12 gezeigten Beispiel der Bakenempfänger 28 an dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 angeordnet ist, sollte die Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt werden. Der Bakenempfänger 28 kann eine externe Vorrichtung sein oder kann als eine weitere Vorrichtung (wie ein Smartphone) bereitgestellt werden, die kommunikationsfähig ist.
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Des Weiteren kann der Abstand zwischen einer Maschine, d. h., dem Roboter 1, und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 durch ein GPS (Globales Positionsbestimmungssystem) gemessen werden.
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Die oben beschriebenen Mittel (ein Beschleunigungssensor, ein Funkwellenintensitäts-Detektor, eine Kamera, ein RFID-Tag, eine Bake, GPS und weitere) zum Erkennen des Abstands zwischen dem Roboter 1 und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld 4 können in Kombination auf verschiedene Weisen verwendet werden, um die Genauigkeit der Abstandsmessung zu verbessern. Es wird bevorzugt, dass geeignete Kombinationen unter Berücksichtigung der Größenordnung des Robotersteuerungssystems, der Einführkosten usw. gewählt werden.
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Beispielsweise kann die Position entweder durch einen Beschleunigungssensor oder basierend auf der Funkwellenintensität gemessen werden. Der Beschleunigungssensor ist nicht nützlich bei kleinen Bewegungen, die nicht erkannt werden können und weist somit einen Schwachpunkt dahingehend auf, dass die Schätzung nach einem Zeitablauf stark von der aktuellen Position abweichen wird, er ist jedoch gut im Umgang mit drastischen Bewegungen. Die Intensität der Funkwellen wird durch externe Störungen beeinträchtigt, wobei jedoch der Langzeit-Durchschnitt der Funkwellenintensität von der Position abhängt. Diese können dazu genutzt werden, um sich gegenseitig zu ergänzen, um den genauen Abstand zu bestimmen.
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Gemäß den Robotersteuerungssystemen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Robotersteuerungssystem bereitzustellen, das in der Lage ist, die Sicherheit zu verbessern, indem der Abstand zwischen dem Roboter und dem tragbaren drahtlosen Bedienfeld gemessen wird, der Bediener gewarnt wird, wenn der Abstand groß geworden ist, und der Roboter gestoppt wird, wenn der Abstand sich noch weiter vergrößert hat.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 5492438 [0004]
- JP 2007-233817 [0005]
- WO 2006/103838 [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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