DE102016222245A1

DE102016222245A1 - Device and method for acting on objects

Info

Publication number: DE102016222245A1
Application number: DE102016222245.7A
Authority: DE
Inventors: Marc Brosig; Dirk Buchholz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2018-05-30
Also published as: CN108068140A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung sowie ein Verfahren zur Einwirkung auf Gegenstände. Es wird eine Einrichtung zur Einwirkung auf Gegenstände (10) zur Verfügung gestellt. Diese umfasst eine Handhabungseinrichtung (12), insbesondere einen Industrieroboter zur Herstellung und/oder Montage bzw. zum Transport von Gegenständen und wenigstens einen Sensor (20) zur Detektion von Ereignissen (14), insbesondere zur berührungslosen Detektion, und zur Generierung wenigstens eines Signals (24). Weiterhin umfasst sie eine Steuereinrichtung (21), wobei die Steuereinrichtung (21) dazu eingerichtet ist, im Falle der Detektion eines Ereignisses (14) innerhalb eines kritischen Abstands A1 in Bezug auf die Handhabungseinrichtung (12) eine Bewegung (30) wenigstens eines Teiles der Handhabungseinrichtung (12) zu steuern und insbesondere eine Bewegungsgeschwindigkeit zu verringern. Die Steuereinrichtung (21) ist weiterhin dazu eingerichtet, mittels Verarbeitung von Informationen zu Arbeitsvorgängen der Handhabungseinrichtung (12), insbesondere zu bevorstehenden Bewegungsvorgängen, den kritischen Abstand A1 zu definieren.The invention relates to a device and a method for acting on objects. A device for acting on objects (10) is provided. This comprises a handling device (12), in particular an industrial robot for producing and / or assembling or transporting objects and at least one sensor (20) for detecting events (14), in particular for non-contact detection, and for generating at least one signal ( 24). Furthermore, it comprises a control device (21), wherein the control device (21) is adapted, in the event of detection of an event (14) within a critical distance A1 with respect to the handling device (12), to move (30) at least part of the To control handling device (12) and in particular to reduce a speed of movement. The control device (21) is further configured to define the critical distance A1 by means of processing information relating to work processes of the handling device (12), in particular to imminent movement processes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung sowie ein Verfahren zur Einwirkung auf Gegenstände. Heutige Industrieroboter sind geeignet, einen stetig größer werdenden Anteil an Arbeiten in der industriellen Produktion auszuführen. Dabei wird in zunehmendem Maße Flexibilität gefordert, auch hinsichtlich einer Mensch-Roboter-Kollaboration. In einer gemeinsamen Arbeitsumgebung kann der Roboter eng mit Menschen zusammenarbeiten und dabei eine Vielzahl von Aufgaben übernehmen. Es wird möglich, Flexibilität und Kreativität eines Menschen mit der Präzision und Wiederholgenauigkeit eines Roboters zu kombinieren. Dazu sind sowohl geeignete Roboter als auch die entsprechende Sicherheitstechnik notwendig. Ein Schutz der Menschen vor beweglichen Teilen von Robotern bzw. vor der Bewegung mobiler Roboter ist wichtigstes Ziel bei der Mensch-Roboter-Kollaboration.The invention relates to a device and a method for acting on objects. Today's industrial robots are capable of carrying out a steadily increasing share of work in industrial production. Increasingly flexibility is required, also with regard to human-robot collaboration. In a collaborative work environment, the robot can work closely with people, taking on a variety of tasks. It becomes possible to combine flexibility and creativity of a human with the precision and repeatability of a robot. This requires both suitable robots and the corresponding safety technology. Protecting people from moving parts of robots or moving mobile robots is the most important goal in human-robot collaboration.

Bisher erfolgt der Schutz der Menschen typischerweise durch räumliche Trennung der Arbeitsräume von Menschen und Robotern. Dafür werden physische Barrieren wie Schutzzäune errichtet, was Nachteile hinsichtlich Platzbedarf, Investitionskosten und Flexibilität der Produktionsstätten mit sich bringt.Up to now, people have typically been protected by physically separating the work spaces of humans and robots. For this purpose, physical barriers such as protective fences are erected, which entails disadvantages in terms of space requirements, investment costs and flexibility of the production facilities.

Alternativ sind auch Konzepte zur schutzzaunlosen Automatisierung bekannt, bei denen virtuelle Schutzräume beispielsweise in einem bestimmten Abstand um die Roboter definiert werden. Mittels Sensoren, beispielsweise zweidimensionalen Laserscannern oder Lichtgittern, werden Verletzungen der Schutzräume, also das Eindringen von Menschen oder Gegenständen in den Schutzraum, detektiert. Die Signale werden an eine Sicherheitssteuerung geleitet und entsprechende Steuerbefehle an den Roboter gegeben, beispielsweise zum Anhalten seiner Bewegung. Diese Lösungen zeichnen sich, u.a. aufgrund langer Signalwege, durch große Schutzräume und dementsprechend eingeschränkte Roboterbewegungen aus, da große Sicherheitsbereiche vorgesehen werden. Gegebenenfalls müssen spezielle Leichtbauroboter eingesetzt werden und/oder die Bewegungsgeschwindigkeiten limitiert werden, um bei Kollisionen das Verletzungsrisiko zu vermindern.Alternatively, concepts for protection-free automation are known in which virtual shelters are defined, for example, at a certain distance around the robot. By means of sensors, for example, two-dimensional laser scanners or light grids, injuries to the shelters, ie the intrusion of people or objects into the shelter, are detected. The signals are routed to a safety controller and given appropriate control commands to the robot, for example to stop its movement. These solutions stand out, i.a. due to long signal paths, through large shelters and correspondingly limited robot movements, as large security areas are provided. If necessary, special lightweight robots must be used and / or the movement speeds are limited in order to reduce the risk of injury in collisions.

Die DE 103 20 343 A1 beschreibt ein Verfahren zur überwachten Kooperation zwischen einer Robotereinheit und einem Menschen in einem gemeinsam zugänglichen Arbeitsraum. Bei einer relativen Annäherung zwischen Roboter und Mensch bewegt sich der Roboter derart, dass seine Richtung, Geschwindigkeit und sein Abstand zum Menschen diesem ein Gefühl vom Arbeitssicherheit und Kontrolle vermitteln. Der Roboter kann unter Berücksichtigung eines Abbremsweges und der Bewegungsgeschwindigkeit des Menschen abgebremst oder zum Stillstand gebracht werden. Die Bewegungen des Menschen werden erfasst und von der Robotersteuerung ausgewertet; der Roboter kann jederzeit an seiner aktuellen Position vom Menschen in Stillstand gebracht werden.The DE 103 20 343 A1 describes a method for supervised cooperation between a robot unit and a human in a shared workspace. With a relative rapprochement between robot and human, the robot moves in such a way that its direction, speed, and distance from the human gives it a sense of safety and control. The robot can be braked or brought to a standstill, taking into account a deceleration path and the speed of movement of the human. The movements of humans are recorded and evaluated by the robot controller; the robot can be brought to a standstill at any time at its current position by humans.

Die DE 10 2004 041 821 A1 beschreibt eine Vorrichtung zu Sicherung eines maschinell gesteuerten Handhabungsgerätes mit beweglichen Teilen, z. B. eines mobilen Industrieroboters, bei dem berührungslos funktionierende Näherungssensoren genutzt werden, um einen sicherheitsrelevanten Teil des Arbeitsraumes zu überwachen. Das zugehörige Sicherungsversfahren zeichnet sich dadurch aus, dass Informationen über die Positionen der beweglichen Teile und Informationen über die Anwesenheit von Personen bzw. Objekten gemeinsam ausgewertet und in entsprechende Steuerbefehle für das Handhabungsgerät umgesetzt werden. Es können mehrere Zonen mit unterschiedlichen Sicherheitsabständen, z. B. Sicherheitszone und Gefahrenzone, definiert werden, in denen ein Verlangsamen bzw. Abschalten des Roboters erfolgt.The DE 10 2004 041 821 A1 describes a device for securing a machine-controlled handling device with moving parts, eg. B. a mobile industrial robot, are used in the non-contact functioning proximity sensors to monitor a safety-related part of the workspace. The associated securing system is distinguished by the fact that information about the positions of the moving parts and information about the presence of persons or objects are evaluated together and converted into corresponding control commands for the handling device. It can be several zones with different safety distances, z. As security zone and danger zone, are defined in which a slow down or shutdown of the robot takes place.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Einwirkung auf Gegenstände zur Verfügung zu stellen, mit denen auf sichere, einfache, flexible und kostengünstige Weise ein Schutz von Menschen vor Bewegungen einer Handhabungseinrichtung, insbesondere eines Industrieroboters, möglich ist.The object of the invention is to provide a device and a method for acting on objects available with which in a safe, simple, flexible and cost-effective way, a protection of people from movements of a handling device, in particular an industrial robot is possible.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Einrichtung zur Einwirkung auf Gegenstände gemäß Anspruch 1 sowie durch das Verfahren zur Einwirkung auf Gegenstände gemäß Anspruch 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung sind in den Unteransprüchen 2-6 angegeben, vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 8-10 beschrieben.The object is achieved by the device for acting on objects according to claim 1 and by the method for acting on objects according to claim 7. Advantageous embodiments of the device are specified in the dependent claims 2-6, advantageous embodiments of the method are in the dependent claims 8-10 described.

Ein erster Aspekt der Erfindung ist eine Einrichtung zur Einwirkung auf Gegenstände. Diese umfasst eine Handhabungseinrichtung, insbesondere einen Industrieroboter zur Herstellung und/oder Montage bzw. zum Transport von Gegenständen, sowie wenigstens einen Sensor zur Detektion von Ereignissen, insbesondere zur berührungslosen Detektion, und zur Generierung wenigstens eines Signals. Weiterhin umfasst die Einrichtung zur Einwirkung auf Gegenstände eine Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, im Falle der Detektion eines Ereignisses innerhalb eines kritischen Abstands A1 in Bezug auf die Handhabungseinrichtung eine Bewegung wenigstens eines Teiles der Handhabungseinrichtung zu steuern und insbesondere eine Bewegungsgeschwindigkeit zu verringern. Die Steuereinrichtung ist weiterhin dazu eingerichtet, mittels Verarbeitung von Informationen zu Arbeitsvorgängen der Handhabungseinrichtung, insbesondere zu bevorstehenden Bewegungsvorgängen, den kritischen Abstand A1 zu definieren.A first aspect of the invention is a device for acting on objects. This comprises a handling device, in particular an industrial robot for producing and / or assembling or transporting objects, and at least one sensor for detecting events, in particular for non-contact detection, and for generating at least one signal. Furthermore, the device for acting on objects comprises a control device, wherein the control device is adapted to control a movement of at least a part of the handling device and in particular to reduce a movement speed in the event of detection of an event within a critical distance A1 with respect to the handling device. The control device is furthermore set up, in particular by means of processing information relating to work processes of the handling device imminent motion operations to define the critical distance A1.

Die Detektion von Ereignissen ist das Erkennen der Anwesenheit eines Ereignisses, beispielsweise die Detektion des Eintritts bzw. der Anwesenheit eines Objektes innerhalb eines kritischen Abstands A1 in Bezug auf die Handhabungseinrichtung oder die Detektion von anderen Parametern wie z. B. von Wärme. Objekte können dabei beispielsweise bewegliche oder unbewegliche Gegenstände, Gebäudeteile oder Menschen sein. Die Detektion erfolgt insbesondere mittels des Sensors und im Arbeitsbereich der Handhabungseinrichtung. Die Detektion eines Ereignisses innerhalb eines kritischen Abstands A1 in Bezug auf die Handhabungseinrichtung umfasst die Detektion innerhalb eines kritischen Abstands A1 in Bezug auf einen Teil der Handhabungseinrichtung.The detection of events is the detection of the presence of an event, for example the detection of the entry or the presence of an object within a critical distance A1 with respect to the handling device or the detection of other parameters such. B. of heat. Objects may be, for example, movable or immovable objects, parts of buildings or people. The detection takes place in particular by means of the sensor and in the working area of the handling device. The detection of an event within a critical distance A1 with respect to the handling device comprises the detection within a critical distance A1 with respect to a part of the handling device.

In einer Ausführungsform wird der kritische Abstand A1 in Bezug auf die Handhabungseinrichtung als ein kritischer Abstand A1 um die Handhabungseinrichtung definiert. Alternativ kann die Einrichtung auch derart ausgestaltet sein, dass der kritische Abstand A1 in einer Projektionsebene definiert wird. Beispielsweise kann auf diese Weise eine Projektion des Abstands zwischen der äußeren Begrenzung des Objekts und der äußeren Begrenzung der Handhabungseinrichtung in die typischerweise horizontale Ebene des Arbeitsbereiches in Draufsicht genutzt werden.In one embodiment, the critical distance A1 with respect to the handling device is defined as a critical distance A1 around the handling device. Alternatively, the device can also be designed such that the critical distance A1 is defined in a projection plane. For example, in this way, a projection of the distance between the outer boundary of the object and the outer boundary of the handling device in the typical horizontal plane of the working area can be used in plan view.

Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, im Falle der Detektion eines Ereignisses durch den Sensor das entsprechende Signal vom Sensor zu verarbeiten und unter Verarbeitung des Signals die Steuerung der Handhabungseinrichtung vorzunehmen. Dabei ist nicht auszuschließen, dass das Signal vorher bereits verarbeitet worden ist, beispielsweise mittels einer Signalverarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung der Signale von mehreren Sensoren. Es ist auch möglich, dass die Einrichtung zur Einwirkung auf Gegenstände mehrere Handhabungseinrichtungen umfasst, die mittels einer gemeinsamen Steuereinrichtung gesteuert werden. In diesen Fall ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, je Handhabungseinrichtung wenigstens einen kritischen Abstand A1 zu definieren.In particular, the control device is adapted to process the corresponding signal from the sensor in the event of detection of an event by the sensor and to perform the control of the handling device while processing the signal. It can not be ruled out that the signal has already been processed beforehand, for example by means of a signal processing device for processing the signals from a plurality of sensors. It is also possible that the device for acting on objects comprises a plurality of handling devices, which are controlled by means of a common control device. In this case, the control device is set up to define at least one critical distance A1 per handling device.

Arbeitsvorgänge können aktuell durchgeführte und/oder bevorstehende Arbeitsvorgänge sein. Insbesondere sind bevorstehende Arbeits- bzw. Bewegungvorgänge gemeint. Mit anderen Worten ist die Steuereinrichtung eingerichtet, mittels Informationen über bevorstehende Bewegungen der Handhabungseinrichtung die kritischen Abstände A1 zu definieren, die einen Schutzbereich beschreiben. Informationen zu Arbeitsvorgängen können dabei aus Steuerbefehlen für die Handhabungseinrichtung stammen, beispielsweise aus einem definierten Programm, welches diese ausführt. Die Informationen können weiterhin oder alternativ dazu aus beliebigen Sensoren stammen und beispielsweise detektierte oder gemessene Werte sein. Mit anderen Worten können Soll- und/oder Ist-Werte verarbeitet werden, um den kritischen Abstand A1 zu definieren.Work operations can be currently performed and / or upcoming operations. In particular, imminent work or movement operations are meant. In other words, the control device is set up to define the critical distances A1 describing a protected area by means of information about impending movements of the handling device. Information about work processes can originate from control commands for the handling device, for example from a defined program which executes them. The information can also or alternatively come from any sensors and, for example, be detected or measured values. In other words, desired and / or actual values can be processed to define the critical distance A1.

Das Steuern der Bewegung wenigstens eines Teiles der Handhabungseinrichtung ist insbesondere ein Verringern der Bewegungsgeschwindigkeit, also ein Verlangsamen oder Anhalten der Bewegung. Dies kann beispielsweise durch Verringerung von antreibenden Kräften und/oder durch Bremsen erzielt werden. Das Steuern der Bewegung kann dabei unter Verarbeitung vom Sensor ausgegebener Signale erfolgen.Controlling the movement of at least a part of the handling device is, in particular, a reduction of the movement speed, ie a slowing down or stopping of the movement. This can be achieved for example by reducing driving forces and / or by braking. The control of the movement can be carried out under processing from the sensor output signals.

Der Sensor ist insbesondere zur Detektion von Ereignissen innerhalb des kritischen Abstands A1 in Bezug auf die Handhabungseinrichtung eingerichtet. Es kann wenigstens ein Sensor an der Handhabungseinrichtung und/oder extern der Handhabungseinrichtung angeordnet sein.The sensor is particularly adapted to detect events within the critical distance A1 with respect to the handling device. At least one sensor can be arranged on the handling device and / or externally of the handling device.

In einer Ausgestaltung ist der Sensor zur Messung von Abständen zwischen Ereignissen und der Handhabungseinrichtung eingerichtet. Hier können ebenfalls Projektionen der Abstände, beispielsweise in die horizontale Ebene des Arbeitsbereiches in Draufsicht, genutzt werden.In one embodiment, the sensor is set up to measure distances between events and the handling device. Here also projections of the distances, for example, in the horizontal plane of the work area in plan view, can be used.

Der kritische Abstand A1 kann insbesondere in unterschiedlichen Richtungen der Handhabungseinrichtung verschieden sein, in Bezug auf die Handhabungseinrichtung herum in zwei oder drei Dimensionen also unterschiedliche Werte annehmen. Die Steuereinrichtung ist in diesem Fall zur richtungsabhängigen Definition kritischer Abstände A1 eingerichtet.The critical distance A1 can be different, in particular, in different directions of the handling device, that is to say assume different values with respect to the handling device in two or three dimensions. The control device is set up in this case for the direction-dependent definition of critical distances A1.

Bei einer Bewegung eines Teils der Handhabungseinrichtung werden beispielsweise in der Bewegungsrichtung, vor dem beweglichen Teil der Handhabungseinrichtung, größere Schutzbereiche benötigt als hinter dem beweglichen Teil der Handhabungseinrichtung. Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht somit größere Bewegungsräume und -geschwindigkeiten. Sie ist flexibel bei Layoutänderungen, beispielsweise bei Änderungen in der Bauteilzuführung.In a movement of a part of the handling device, for example, in the direction of movement, in front of the moving part of the handling device, larger protection areas required than behind the moving part of the handling device. The device according to the invention thus allows larger movement spaces and speeds. It is flexible for layout changes, such as changes in the component feed.

Insbesondere erfolgt sowohl die Definition des kritischen Abstands A1 als auch die Detektion von Ereignissen in regelmäßigen zeitlichen Abständen, typischerweise im Bereich von Sekunden, oder kontinuierlich bzw. in Echtzeit.In particular, both the definition of the critical distance A1 and the detection of events occur at regular time intervals, typically in the range of seconds, or continuously or in real time.

Es ist möglich, dass der durch kritische Abstände A1 definierte Schutzbereich optisch wahrnehmbar ausgegeben wird. Dies ist beispielsweise mittels Augmented Reality-Lösungen wie beispielsweise Datenbrillen möglich und kann z. B. zur Qualitätssicherung oder zur Prüfung der Schutzbereiche genutzt werden.It is possible that the protected area defined by critical distances A1 optically perceptibly output. This is possible for example by means of augmented reality solutions such as data glasses and can, for. B. for quality assurance or to test the protection areas are used.

Mit anderen Worten erfolgt die Definition eines Schutzbereiches in Abhängigkeit von durchgeführten und/oder durchzuführenden Arbeiten bzw. Bewegungen der Handhabungseinrichtung, beispielsweise eines Roboters. Dies kann z. B. eine vorauseilende Definition des Schutzbereichs sein, also eine Anpassung der Schutzbereichs an eine bevorstehende Bewegung des Roboters, wobei an der Rückseite des Roboters, also der der Bewegungsrichtung abgewandten Seite, ein kleinerer Schutzbereich notwendig ist als an dessen der Bewegungsrichtung zugewandten Seite.In other words, the definition of a protected area is carried out as a function of performed and / or performed work or movements of the handling device, for example a robot. This can be z. B. an anticipatory definition of the protection area, ie an adaptation of the protection area to an imminent movement of the robot, wherein at the back of the robot, so the direction of movement away from the side facing a smaller protection area is necessary than at the side facing the direction of movement.

Da die Detektion auf Sensorergebnissen basiert, kann sie unabhängig davon erfolgen, ob der Roboter vorher definierte, also feste, oder alternativ dazu flexibel anpassbare Steuerbefehle zur Steuerung seiner Arbeitsabläufe erhält.Since the detection is based on sensor results, it can take place regardless of whether the robot receives previously defined, ie fixed, or alternatively flexibly adaptable, control commands for controlling its work processes.

Da Kollisionen zwischen Objekten wie Menschen oder Maschinen und der Handhabungseinrichtung sicher verhindert werden können, sind behelfsmäßige Lösungen wie der Einsatz von Leichtbaurobotern zwecks Verringerung der bei Kollisionen auftretenden Kräfte nicht mehr nötig. Es sind kostengünstige Standardroboter einsetzbar. Wenn dreidimensional Ereignisse innerhalb des kritischen Abstands A1 detektiert werden, kann weiterhin eine Schutzraumverletzung sicherer detektiert werden als beim Einsatz von herkömmlichen flächigen Laserscannern.Since collisions between objects such as people or machines and the handling device can be reliably prevented, makeshift solutions such as the use of lightweight robots to reduce the forces occurring in collisions are no longer necessary. Low-cost standard robots can be used. Furthermore, when three-dimensional events within the critical distance A1 are detected, a guard space violation can be more reliably detected than when using conventional flat laser scanners.

Da keine Schutzzäune, Rolltore oder andere physische Sicherheitseinrichtungen benötigt werden, können eine bessere Ausnutzung des Arbeitsbereiches sowie eine Verringerung von Investitionskosten erreicht werden. Die Bewegungsmöglichkeiten der Handhabungseinrichtung, also beispielsweise des Industrieroboters, sind ebenso vergrößert wie die möglichen Geschwindigkeiten. Es müssen keine statischen Schutzräume mit großen Sicherheiten vorgehalten werden.Since no protective fences, roller doors or other physical safety devices are needed, a better utilization of the work area and a reduction of investment costs can be achieved. The possibilities of movement of the handling device, for example of the industrial robot, are also increased, as are the possible speeds. There is no need to provide static shelters with great security.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, den kritischen Abstand A1 mittels Verarbeitung wenigstens eines Steuerbefehls für die Handhabungseinrichtung zu definieren.In one embodiment of the invention, the control device is set up to define the critical distance A1 by processing at least one control command for the handling device.

Das bedeutet, dass beispielsweise Signale zur Ansteuerung eines Antriebs eines beweglichen Teils der Handhabungseinrichtung verarbeitet werden. Der durch den kritischen Abstand A1 definierte Schutzbereich kann damit temporär und entsprechend den Sicherheitsanforderungen dort angeordnet werden, wo er benötigt wird. Da die entsprechenden Steuerbefehle typischerweise in der Steuereinrichtung generiert bzw. verarbeitet werden, ergibt sich der Vorteil, dass die Nutzung dieser Steuerbefehle zur Definition der kritischen Abstände A1 einfach und wenig störungsanfällig ist.This means that, for example, signals for controlling a drive of a moving part of the handling device are processed. The range of protection defined by the critical distance A1 can thus be arranged temporarily and in accordance with the safety requirements where it is needed. Since the corresponding control commands are typically generated or processed in the control device, there is the advantage that the use of these control commands for defining the critical distances A1 is simple and less susceptible to interference.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Sensor ein Radargerät. Dieser ist also ein auf Radar basierender Sensor, welcher elektromagnetische Wellen im Radiofrequenzbereich aussendet und die Reflexionen dieser Wellen empfängt. Derartige Sensoren sind zur Detektion von Objekten geeignet. Aus der erfassten Laufzeit können sie typischerweise die Entfernung zu einem Objekt messen.In a further embodiment of the invention, at least one sensor is a radar device. This is therefore a radar-based sensor that emits electromagnetic waves in the radio frequency range and receives the reflections of these waves. Such sensors are suitable for the detection of objects. From the acquired transit time, they can typically measure the distance to an object.

Es können zur Detektion von Ereignissen mehrere Sensoren, insbesondere basierend auf unterschiedlichen Detektionsverfahren, derart eingerichtet und angeordnet sein, dass sich ihre Detektionsbereiche zumindest bereichsweise überlagern und/oder durchdringen.For the detection of events, a plurality of sensors, in particular based on different detection methods, can be set up and arranged in such a way that their detection areas overlap and / or penetrate at least in regions.

Ein Detektionsbereich ist dabei der durch einen Sensor abgedeckte oder abdeckbare, wenigstens zweidimensionale Bereich, insbesondere im Raum, in dem der Sensor zur Detektion von Ereignissen, wie der Anwesenheit eines Objekts, eingerichtet ist.In this case, a detection area is the at least two-dimensional area covered or coverable by a sensor, in particular in the room in which the sensor is set up to detect events, such as the presence of an object.

Mit anderen Worten sind wenigstens bereichsweise redundante Sensoren angeordnet, so dass die Detektion von mehreren unabhängigen Sensoren bzw. Sensortypen erfolgen kann. Als Detektionsverfahren können beispielsweise Radar, Laserscanner, Lichtschranken, Ultraschall oder bildverarbeitende Systeme wie z. B. Kameras oder 3D-Kameras genutzt werden.In other words, at least partially redundant sensors are arranged so that the detection of multiple independent sensors or sensor types can be done. As a detection method, for example, radar, laser scanner, light barriers, ultrasound or image processing systems such. As cameras or 3D cameras are used.

Beispielsweise werden zwei oder drei unterschiedliche Detektionsverfahren genutzt, zum Beispiel ein Radarsystem in Kombination mit einem Bildverarbeitungssystem, z. B. umfassend 3D-Kameras. Alternativ dazu können ein Detektionsverfahren und ein Berechnungsverfahren genutzt werden. Detektionsverfahren umfassen hierbei selbstverständlich auch Messverfahren.For example, two or three different detection methods are used, for example, a radar system in combination with an image processing system, eg. B. comprising 3D cameras. Alternatively, a detection method and a calculation method may be used. Of course, detection methods also include measuring methods.

Typischerweise erfolgt ein regelmäßiger bzw. ständiger Vergleich der Detektions- und/oder Messergebnisse der unterschiedlichen Sensoren und bei zu großen Abweichungen kann die Geschwindigkeit der Bewegung verringert werden bzw. die Bewegung angehalten werden.Typically, there is a regular or constant comparison of the detection and / or measurement results of the different sensors and in the case of excessive deviations, the speed of the movement can be reduced or the movement can be stopped.

Damit sind auf besonders sichere Weise Schutzbereichsverletzungen detektierbar.This makes it possible to detect protection zone violations in a particularly secure manner.

Es können mehrere Sensoren derart angeordnet sein, dass die Detektion von Ereignissen im gesamten Arbeitsbereich der Handhabungseinrichtung möglich ist. Several sensors may be arranged such that the detection of events in the entire working area of the handling device is possible.

Typischerweise sind mehrere Sensoren an unterschiedlichen Positionen im Arbeitsbereich der Handhabungseinrichtung angeordnet, um Ereignisse innerhalb des kritischen Abstands im gesamten Arbeitsbereich zu detektieren bzw. um den gesamten Arbeitsbereich zu überwachen. Der Arbeitsbereich umfasst den Bewegungsbereich der Handhabungseinrichtung bzw. der Teile der Handhabungseinrichtung. Die Handhabungseinrichtung kann ein mobiler Roboter sein und es kann der gesamten Bewegungs- und/oder Arbeitsbereich erfasst werden. Die Sensoren können mittels einer Signalverarbeitungseinrichtung miteinander gekoppelt sowie mit der Steuereinrichtung verbunden sein. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass Kollisionen im gesamten Arbeitsbereich und auch bei mobilen Robotern sicher verhindert werden können.Typically, a plurality of sensors are located at different positions in the work area of the handling device to detect events within the critical distance throughout the work area or to monitor the entire work area. The working area encompasses the range of movement of the handling device or of the parts of the handling device. The handling device can be a mobile robot and the entire movement and / or working area can be detected. The sensors can be coupled together by means of a signal processing device and connected to the control device. The advantage of this embodiment is that collisions can be safely prevented in the entire work area and also in mobile robots.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, ein Signal über ein detektiertes Ereignis, insbesondere innerhalb des kritischen Abstands A1 in Bezug auf die Handhabungseinrichtung, zu verarbeiten, und bei Übereinstimmung mit einer Information über ein definiertes Ereignis den kritischen Abstand A1 zumindest in Bezug zur Position des Ereignisses neu zu definieren.In a further embodiment of the invention, the control device is set up to process a signal about a detected event, in particular within the critical distance A1 with respect to the handling device, and in accordance with information about a defined event the critical distance A1 at least in Redefine relation to the position of the event.

Mit anderen Worten wird die Geschwindigkeit der Bewegung bei Erkennung eines definierten Ereignisses nicht notwendigerweise verringert. Es wird der Schutzraum um den Bereich des Ereignisses bzw. um einen um diesen Bereich liegenden Schutzraum, definiert durch den kritischen Abstand A1, erweitert. Ein derartiges definiertes Ereignis, beispielsweise innerhalb des Arbeitsbereichs der Handhabungseinrichtung, kann beispielsweise die Anwesenheit eines zu bearbeitenden Werkstückes und/oder eines Vorrats sein, in dessen Nähe die Handhabungseinrichtung zumindest zeitweise positioniert ist. Alternativ kann es beispielsweise eine Wärmeentwicklung sein, etwa infolge eines Schweißprozesses. Die Information über ein definiertes Ereignis, mit welchem das detektierte Ereignis verglichen wird, ist der Steuereinrichtung vorher auf geeignete Weise zugegangen.In other words, the speed of movement is not necessarily reduced upon detection of a defined event. The protection space is extended by the area of the event or by a protection area lying around this area, defined by the critical distance A1. Such a defined event, for example within the working range of the handling device, may be, for example, the presence of a workpiece to be machined and / or a supply, in the vicinity of which the handling device is at least temporarily positioned. Alternatively, it may be, for example, a heat development, such as due to a welding process. The information about a defined event, with which the detected event is compared, has previously been sent to the control device in a suitable manner.

Es wird also insbesondere im Bereich des Ereignisses der kritische Abstand neu definiert. Das heißt, dass in bestimmten Richtungen, ausgehend vom Bereich des Ereignisses, andere kritische Abstände gelten, die somit den Bereich des Ereignisses einschließen. Es entsteht typischerweise ein Schutzraum, der den Roboter und die Position des Ereignisses umschließt. Weiterhin können auch außerhalb des kritischen Abstands A1 in Bezug auf die Handhabungseinrichtung liegende Bereiche in den Schutzbereich integriert werden.Thus, in particular in the area of the event, the critical distance is redefined. This means that in certain directions, starting from the area of the event, other critical distances apply, which thus include the area of the event. Typically, a shelter is created that encloses the robot and the location of the event. Furthermore, areas lying outside the critical distance A1 with respect to the handling device can also be integrated into the protected area.

Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, entsprechende Signale von den Sensoren zu empfangen und zu verarbeiten. Die Positionen der Ereignisse können neben gemessenen Werten der Steuereinrichtung auch auf andere Weise zur Verfügung gestellte Positionen sein, beispielsweise bekannte typische Positionen der Handhabungseinrichtung zum Abholen zu montierender Bauteile aus einem Vorrat oder fest definierte Positionen zu bearbeitender Werkstücke oder Vorräte, wie z. B. Anbauteile oder Hilfsstoffe.In particular, the control device is set up to receive and process corresponding signals from the sensors. The positions of the events, in addition to measured values of the control device, may also be positions made available in another manner, for example known typical positions of the handling device for retrieving components to be assembled from a supply or fixed positions for workpieces or supplies to be machined, such as e.g. B. attachments or auxiliary materials.

Typischerweise erfolgt die Definition des kritischen Abstands A1 temporär, also beispielsweise nur in Zeitabschnitten, in denen sich die Handhabungseinrichtung in der Nähe der Position des entsprechenden Ereignisses bzw. der entsprechenden Einrichtung befindet.Typically, the definition of the critical distance A1 occurs temporarily, for example only in periods when the handling device is in the vicinity of the position of the corresponding event or the corresponding device.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Einwirkung auf Gegenstände. Dieses umfasst die Schritte Bereitstellung einer Handhabungseinrichtung, insbesondere eines Industrieroboters zur Herstellung und/oder Montage bzw. zum Transport von Gegenständen sowie Bereitstellung einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Handhabungseinrichtung.A second aspect of the invention is a method of acting on objects. This comprises the steps of providing a handling device, in particular an industrial robot for producing and / or assembling or transporting objects, and providing a control device for controlling the handling device.

Weiterhin umfasst es die Definition eines kritischen Abstands A1 in Bezug auf die Handhabungseinrichtung durch die Steuereinrichtung und mittels Verarbeitung von Informationen zu Arbeitsvorgängen der Handhabungseinrichtung, insbesondere zu Bewegungsvorgängen. Es erfolgt eine insbesondere berührungslose Detektion eines Ereignisses innerhalb des kritischen Abstandes A1 in Bezug auf die Handhabungseinrichtung durch wenigstens einen Sensor und die Generierung wenigstens eines Signals, sowie die Auswertung des Signals und ein Steuern einer Bewegung und insbesondere ein Verringern der Geschwindigkeit der Bewegung wenigstens eines Teiles der Handhabungseinrichtung durch die Steuereinrichtung.Furthermore, it includes the definition of a critical distance A1 with respect to the handling device by the control device and by processing information on operations of the handling device, in particular on movement processes. There is a particular non-contact detection of an event within the critical distance A1 with respect to the handling device by at least one sensor and the generation of at least one signal, as well as the evaluation of the signal and controlling a movement and in particular reducing the speed of movement of at least one part the handling device by the control device.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere mit der erfindungsgemäßen Einrichtung durchführbar.The inventive method can be carried out in particular with the device according to the invention.

Typischerweise verarbeitet die Steuereinrichtung im Falle der Detektion eines Ereignisses das entsprechende Signal vom Sensor und steuert dementsprechend die Handhabungseinrichtung.Typically, in the event of detection of an event, the controller processes the corresponding signal from the sensor and accordingly controls the handler.

Die Definition eines kritischen Abstands A1 erfolgt zwecks Steuerung der Handhabungseinrichtung bei Detektion eines Ereignisses innerhalb des kritischen Abstands A1.The definition of a critical distance A1 is made to control the handling device upon detection of an event within the critical distance A1.

Dabei kann der Sensor auch dazu eingerichtet sein, Abstände zwischen Ereignissen und der Handhabungseinrichtung bzw. Teilen der Handhabungseinrichtung zu messen. Um das Ereignis zu detektieren wird in diesem Fall der gemessene Abstand zwischen der Handhabungseinrichtung und dem Ereignis mit dem kritischen Abstand A1 verglichen. In this case, the sensor can also be set up to measure distances between events and the handling device or parts of the handling device. In this case, in order to detect the event, the measured distance between the handling device and the event is compared with the critical distance A1.

Es wird zur Durchführung des Verfahrens im Gegensatz zum Stand der Technik keine externe Sicherheitssteuerung benötigt, deren Signalübertragung typischerweise lange Laufzeiten aufweist und damit Verzögerungen mit sich bringt. Die Signale vom Sensor werden direkt in der Steuereinrichtung der Roboter genutzt. Demzufolge müssen Sicherheitsbereiche weniger groß dimensioniert werden, was kleinere Schutzbereiche und damit Optimierungen im Betriebsablauf mit sich bringt. Auch der Aufbau eines derartigen Systems ist aufgrund der geringeren Anzahl an Komponenten einfacher, kostengünstiger und weniger aufwändig.In contrast to the prior art, there is no need for an external safety controller to carry out the method, the signal transmission of which typically has long runtimes and thus delays. The signals from the sensor are used directly in the controller of the robot. Consequently, security areas must be dimensioned less large, resulting in smaller protection areas and thus optimizations in the operation with it. The construction of such a system is simpler, less expensive and less expensive due to the smaller number of components.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens werden für verschiedene Richtungen in einem wenigstens zweidimensionalen Bereich in Bezug auf die Handhabungseinrichtung jeweils separate kritische Abstände A1 definiert. Die Detektion eines Ereignisses erfolgt in der Richtung, in der der jeweilige kritische Abstand A1 definiert ist.In one embodiment of the method, separate critical distances A1 are respectively defined for different directions in an at least two-dimensional area with respect to the handling device. The detection of an event takes place in the direction in which the respective critical distance A1 is defined.

In einer Ausgestaltung kann das Steuern der Bewegung mittels erfassten Informationen über die Bewegungsrichtung und/oder Bewegungsgeschwindigkeit von beweglichen Ereignissen erfolgen. Beispielsweise kann die Bewegung eines Menschen mittels Sensoren erfasst werden und in die Steuerung der Verringerung der Roboterbewegung des einfließen. Somit kann neben der Detektion von Ereignissen zur Definition des kritischen Abstands A1 eine weitere Steuerungsgröße vorhanden sein, mittels derer die Steuerung der Bewegung des Roboters beeinflusst werden kann. Die Erfassung dieser Informationen kann ebenfalls mit Sensoren erfolgen. Es kann damit eine Vorhersage zukünftiger Positionen der Ereignisse erfolgen. Vorteil dieser Ausgestaltung sind weiter gesteigerte Bewegungsmöglichkeiten des Roboters, da sich durch Einbeziehen der Bewegung der Ereignisse in Fällen, in denen die relative Geschwindigkeit des Roboters zum Ereignis reduziert ist, nur eine geringere Verlangsamung notwendig ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird für jede Richtung ein separater kritischer Abstand A1 definiert, der einen ggf. unregelmäßig geformten virtuellen Schutzbereich in Bezug auf die Handhabungseinrichtung definiert, in welchem Ereignisse detektiert werden. Es kann ausgehend von jedem Punkt der Oberfläche oder zumindest von einer Vielzahl von Punkten der Oberfläche der Handhabungseinrichtung je ein kritischer Abstand A1 definiert werden. Insbesondere erfolgt die Detektion von Ereignissen derart, dass der kritische Abstand senkrecht auf dem jeweiligen Abschnitt der Handhabungseinrichtung definiert ist. Bei unregelmäßig geformten Oberflächen kann eine idealisierte bzw. vereinfachte Form angenommen werden, um die kritischen Abstände zu definieren bzw. um Ereignisse zu detektieren. Bei zweidimensionaler Definition kritischer Abstände erfolgt dies insbesondere in Draufsicht.In one embodiment, the movement may be controlled by means of acquired information about the direction of movement and / or the speed of movement of moving events. For example, the movement of a person can be detected by means of sensors and incorporated in the control of the reduction of the robot movement of the. Thus, in addition to the detection of events for the definition of the critical distance A1, there may be a further control variable by means of which the control of the movement of the robot can be influenced. The acquisition of this information can also be done with sensors. It can thus be used to predict future positions of the events. The advantage of this embodiment is further increased possibilities of movement of the robot, since by including the movement of the events in cases in which the relative speed of the robot is reduced to the event, only a slower deceleration is necessary. In an advantageous embodiment of the method, a separate critical distance A1 is defined for each direction, which defines a possibly irregularly shaped virtual protection area with respect to the handling device, in which events are detected. It can be defined starting from each point of the surface or at least of a plurality of points of the surface of the handling device depending on a critical distance A1. In particular, the detection of events takes place in such a way that the critical distance is defined perpendicular to the respective section of the handling device. For irregularly shaped surfaces, an idealized or simplified form can be adopted to define the critical distances or to detect events. In two-dimensional definition of critical distances, this is done in particular in plan view.

Der kritische Abstand A1 kann demzufolge in unterschiedlichen Richtungen der Handhabungseinrichtungen verschieden sein, in Bezug auf die Handhabungseinrichtung in 3 Dimensionen also unterschiedliche Werte annehmen. Die Unterschreitung des kritischen Abstands A1 wird demzufolge richtungsabhängig detektiert bzw. gemessen.Accordingly, the critical distance A1 can be different in different directions of the handling devices, ie, different values can be assumed with respect to the handling device in 3 dimensions. The undershooting of the critical distance A1 is consequently detected or measured in a direction-dependent manner.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird ein zweiter kritischer Abstand A2 mittels Verarbeitung von Informationen zu Arbeitsvorgängen der Handhabungseinrichtung, insbesondere zu Bewegungsvorgängen, durch die Steuereinrichtung definiert. Es gilt, dass der zweite kritische Abstand A2 kleiner ist als der kritische Abstand A1, der auch als erster kritischer Abstand A1 bezeichnet werden kann. Die Bewegung wenigstens eines Teiles der Handhabungseinrichtung wird bei einer Detektion eines Ereignisses, insbesondere bei einer berührungslosen Detektion, innerhalb des zweiten kritischen Abstandes A2 in Bezug auf die Handhabungseinrichtung angehalten.In one embodiment of the method, a second critical distance A 2 is defined by the control device by means of processing information relating to work processes of the handling device, in particular to movement processes. It is true that the second critical distance A2 is smaller than the critical distance A1, which may also be referred to as the first critical distance A1. The movement of at least a part of the handling device is stopped in a detection of an event, in particular in a non-contact detection, within the second critical distance A2 with respect to the handling device.

Die Steuereinrichtung kann also dazu eingerichtet sein, im Falle der Unterschreitung eines zweiten kritischen Abstands A2 zur Handhabungseinrichtung, welcher näher an dieser liegt als der kritische Abstand A1, unter Verarbeitung von vom Sensor ausgegebenen Signalen die Bewegung wenigstens des Teiles der Handhabungseinrichtung anzuhalten. Mit anderen Worten ist eine zweistufige Änderung der Bewegung möglich, wobei ein größerer kritischer Abstand A1 zum Verlangsamen der Bewegung genutzt wird und ein kleinerer zweiter kritischer Abstand A2 zum Anhalten der Bewegung. So kann mittels des zweiten kritischen Abstands A2 innen ein Schutzbereich definiert werden und außenliegend um diesen herum mittels des kritischen Abstands A1 ein Warnbereich, innerhalb dessen bereits eine Verlangsamung der Bewegungen erfolgt, um den durch den zweiten kritischen Abstand A2 definierten Schutzbereich möglichst klein zu halten.The control device can therefore be set up to stop the movement of at least the part of the handling device in the event of falling below a second critical distance A2 to the handling device, which is closer to this than the critical distance A1, while processing signals output by the sensor. In other words, a two-step change of movement is possible, using a larger critical distance A1 to slow down the movement and a smaller second critical distance A2 to stop the movement. Thus, by means of the second critical distance A2 inside, a protection area can be defined and externally around it by means of the critical distance A1 a warning area within which a slowing of the movements already takes place to keep the protection area defined by the second critical distance A2 as small as possible.

Es kann mit einem Sensor ein Abstand des Ereignisses von der Handhabungseinrichtung gemessen werden. Dabei kann das Steuern der Bewegung und insbesondere das Verringern der Geschwindigkeit der Bewegung wenigstens eines Teiles der Handhabungseinrichtung in Abhängigkeit vom Abstand des Ereignisses zur Handhabungseinrichtung erfolgen.It can be measured with a sensor, a distance of the event from the handling device. In this case, controlling the movement and in particular reducing the speed of movement of at least a part of the handling device in dependence on the distance of the event to the handling device.

Insbesondere ist damit ein stufenloses Verringern der Geschwindigkeit der Bewegung der Handhabungseinrichtung in Abhängigkeit ihres Abstands zum Ereignis bzw. Objekt zwischen dem kritischen Abstand A1 und den zweiten kritischen Abstand A2 oder zwischen dem kritischen Abstand A1 und der Außenhaut des Roboters möglich. Je nach Abstand kann somit beispielsweise eine größere oder geringere Verringerung der Geschwindigkeit bewirkt werden, also eine stufenlose Geschwindigkeitsverringerung in Abhängigkeit des Abstandes. In particular, this makes it possible to steplessly reduce the speed of the movement of the handling device as a function of its distance from the event or object between the critical distance A1 and the second critical distance A2 or between the critical distance A1 and the outer skin of the robot. Depending on the distance, for example, a greater or lesser reduction of the speed can thus be effected, that is to say a stepless reduction in speed as a function of the distance.

Es kann mittels des zweiten kritischen Abstands A2 nahe der Handhabungseinrichtung ein innerer Schutzbereich definiert werden, in dem die Bewegung angehalten wird. In größerem Abstand wird mittels A1 ein Warnbereich definiert, der einen Übergang ausbildet, innerhalb dessen eine abstandsabhängige Verlangsamung der Bewegung erfolgt. Im Bereich größeren Abstands zur Handhabungseinrichtung, außerhalb des kritischen Abstands A1, sind Ereignisse bzw. die Anwesenheit von Objekten ohne Einfluss auf die Handhabungseinrichtung möglich.By means of the second critical distance A2 near the handling device, an internal protection area can be defined in which the movement is stopped. At a greater distance, A1 defines a warning area, which forms a transition within which a distance-dependent slowing down of the movement takes place. In the area of greater distance to the handling device, outside the critical distance A1, events or the presence of objects without influence on the handling device are possible.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung des Verfahrens ist eine maximale Beweglichkeit und Flexibilität der Handhabungseinrichtung ohne Einbußen in der Sicherheit.The advantage of this embodiment of the method is maximum mobility and flexibility of the handling device without sacrificing safety.

Weiterhin Gegenstand der Erfindung ist ein Computerprogramm, welches in einem nichttransitorischen computerlesbaren Medium enthalten ist und welches Computercode zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte umfasst.The invention furthermore relates to a computer program which is contained in a non-transitory computer-readable medium and which comprises computer code for carrying out the method steps according to the invention.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.The invention will be explained below with reference to the embodiments illustrated in the accompanying drawings.

Es zeigen

1: eine schematische Draufsicht einer manuellen Montagesituation mit einer konventionellen Automatisierung,
2 eine schematische Draufsicht einer automatisierten Montagesituation mit einer erfindungsgemäßen Handhabungseinrichtung,
3: eine schematische Draufsicht eines weiteren Schrittes der automatisierten Montagesituation aus 2, wobei die Handhabungseinrichtung das erfindungsgemäße Verfahren ausführt,
4: eine schematische Draufsicht eines weiteren Schrittes der automatisierten Montagesituation aus 2 und 3, wobei die Handhabungseinrichtung das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, sowie
5: eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Einwirkung auf Gegenstände.

Show it

1 : a schematic plan view of a manual assembly situation with a conventional automation,
2 a schematic plan view of an automated assembly situation with a handling device according to the invention,
3 : a schematic plan view of another step of the automated assembly situation 2 wherein the handling device carries out the method according to the invention,
4 : a schematic plan view of another step of the automated assembly situation 2 and 3 wherein the handling device carries out the method according to the invention, as well as
5 : A schematic perspective view of a device according to the invention for acting on objects.

In 1 ist eine Montagesituation dargestellt, in der eine Person 58 eine Arbeit an Werkstücken 42 ausführen soll. Es sind Anbauteile bzw. Hilfsstoffe 56 aus einem Vorrat 44 zu entnehmen und an die Werkstücke 42 zu montieren. Die Zu- und Abführung 50 von Bauteilen 42 erfolgt automatisiert. Schutzzäune 52 und Rolltore 54 schützen die Person 58 vor den Bewegungen der Vorrichtung zur Zu- und Abführung 50 von Bauteilen 42, welche ein Industrieroboter sein kann. Es ist vorgesehen, dass zur Montage jeweils eines der Rolltore 54 geöffnet wird, während das andere geschlossen bleibt und dort die Zu- und Abführung 50 der Bauteile 42 geschieht.In 1 is a mounting situation illustrated in which a person 58 a work on workpieces 42 should perform. There are attachments or auxiliary materials 56 from a supply 44 and to the workpieces 42 to assemble. The supply and discharge 50 of components 42 is automated. fences 52 and rolling doors 54 protect the person 58 before the movements of the device for supply and removal 50 of components 42 which can be an industrial robot. It is envisaged that for mounting each one of the roller doors 54 is opened while the other remains closed and there the supply and discharge 50 of the components 42 happens.

2 zeigt eine vergleichbare Montagesituation, in der eine Handhabungseinrichtung 12 einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Einwirkung auf Gegenstände die Montage der Anbauteile bzw. Hilfsstoffe 56 aus dem Vorrat 44 durchführt. Die Handhabungseinrichtung 12, ein Industrieroboter, befindet sich in einer zwischen den Vorräten 44 und den Werkstücken 42 gelegenen Position. Um sie herum ist ein Schutzbereich 60 sowie in einem größeren Abstand ein Warnbereich 62 dargestellt. Es ist weiterhin ein Arbeitsbereich 40 der Handhabungseinrichtung 12 dargestellt. Die Handhabungseinrichtung 12 ist Teil einer Einrichtung zur Einwirkung auf Gegenstände 10 (nicht dargestellt), die eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Handhabungseinrichtung 12 sowie wenigstens einen Sensor 20 (nicht dargestellt) umfasst. Die Steuereinrichtung definiert unter Verarbeitung von Steuerbefehlen für die Handhabungseinrichtung einen kritischen Abstand A1, der hier als Schutzbereich 60 dargestellt ist. Wird durch den Sensor ein Ereignis detektiert, beispielsweise der Eintritt eines Objektes in einen Bereich innerhalb des kritischen Abstands A1, also in den Schutzbereich, erfolgt eine Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit der Handhabungseinrichtung 12; im vorliegenden Fall wird deren Bewegung angehalten. 2 shows a comparable mounting situation in which a handling device 12 a device according to the invention for acting on objects, the assembly of the attachments or auxiliary materials 56 from the stock 44 performs. The handling device 12 , an industrial robot, is in one of the stores 44 and the workpieces 42 located position. Around them is a protected area 60 and at a greater distance a warning area 62 shown. It is still a workspace 40 the handling device 12 shown. The handling device 12 is part of a device for impacting objects 10 (not shown), which is a control device for controlling the handling device 12 and at least one sensor 20 (not shown). The control device defines, while processing control commands for the handling device, a critical distance A1, here as a protected area 60 is shown. If an event is detected by the sensor, for example the entry of an object into a region within the critical distance A1, ie into the protected area, the speed of movement of the handling device is reduced 12 ; in the present case, their movement is stopped.

Der Warnbereich 62 wird mittels eines zweiten kritischen Abstands A2 (nicht dargestellt) durch die Steuereinrichtung definiert. Eine Detektion eines Ereignisses in diesem Bereich führt zu einer Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit der Handhabungseinrichtung 12 bzw. des entsprechenden Teils der Handhabungseinrichtung 12 in Abhängigkeit vom Abstand zur Handhabungseinrichtung, hier zu einer stufenlosen Verlangsamung. Es werden für verschiedene Richtungen in einem zweidimensionalen Bereich um die Handhabungseinrichtung jeweils separate kritische Abstände A1 und A2 definiert und die Detektion von Ereignissen erfolgt in der Richtung, in der der jeweilige kritische Abstand definiert ist. Materielle Schutzeinrichtungen wie Schutzzäune und Rolltore werden nicht mehr benötigt, da durch das erfindungsgemäße Verfahren der Schutz von Personen und Objekten sicher gewährleistet ist.The warning area 62 is defined by a second critical distance A2 (not shown) by the controller. A detection of an event in this area leads to a reduction in the speed of movement of the handling device 12 or the corresponding part of the handling device 12 depending on the distance to the handling device, here to a stepless deceleration. Separate critical distances A1 and A2 are defined for different directions in a two-dimensional area around the handling device, and the detection of events takes place in the direction the respective critical distance is defined. Material protection devices such as protective fences and roller doors are no longer needed because the protection of persons and objects is reliably ensured by the inventive method.

Ein weiterer Schritt der Montage ist in 3 dargestellt. Die Handhabungseinrichtung 12 hat eine Position eingenommen, die eine Aufnahme von Vorräten 44, nämlich von Anbauteilen bzw. Hilfsstoffen 56 aus einem geeigneten Zwischenspeicher erlaubt. Die kritischen Abstände A1 und A2 (nicht dargestellt) werden vorauseilend definiert, d. h. die Steuereinrichtung nutzt Informationen bezüglich der aktuellen und bevorstehenden Bewegungen zur Definition der A1 bzw. A2: Die Handhabungseinrichtung 12 soll Vorräte entnehmen; deshalb wird der Schutzbereich auf den entsprechenden Zwischenspeicher ausgedehnt.Another step of assembly is in 3 shown. The handling device 12 has taken a position that is a take-up of supplies 44 , namely of attachments or auxiliary materials 56 allowed from a suitable cache. The critical distances A1 and A2 (not shown) are defined in advance, ie the controller uses information regarding the current and upcoming movements to define the A1 or A2: The handling device 12 should take supplies; therefore, the protection area is extended to the corresponding cache.

Die Annäherung bzw. die relative Position des Vorrats zur Handhabungseinrichtung 12 ist ein definiertes Ereignis 14, welches durch die Steuereinrichtung erkannt wird. Die Steuereinrichtung definiert den kritischen Abstand A1 in Bezug zur Position des Ereignisses neu und es erfolgt eine Ausweitung des Schutzbereichs 60 sowie des Warnbereichs 62, so dass diese die Position des Zwischenspeichers mit umfassen. Zu diesem Zweck hat die Steuereinrichtung zuvor auf geeignete Weise Zugriff auf Informationen bezüglich des Arbeitsraumes bzw. der definierten Ereignisse 14 erhalten.The approach or the relative position of the stock to the handling device 12 is a defined event 14 , which is detected by the control device. The controller redefines the critical distance A1 with respect to the location of the event and extends the scope 60 and the warning area 62 so that they include the location of the cache. For this purpose, the control device has previously access in a suitable manner to information relating to the working space or the defined events 14 receive.

Ein ähnliches Bild ergibt sich in 4, in der der Warn- und Schutzbereich 60, 62 auf eines der Werkstücke 42 ausgeweitet ist, an den die Anbauteile bzw. Hilfsstoffe 56 in dem gezeigten Arbeitsschritt zu montieren sind.A similar picture emerges in 4 in which the warning and protection area 60 . 62 on one of the workpieces 42 is extended to the attachments or auxiliary materials 56 are to be mounted in the illustrated step.

5 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung 10 zur Einwirkung auf Gegenstände. Links ist die Handhabungseinrichtung 12 dargestellt, ausgeführt als ein Industrieroboter, welcher gerade eine Bewegung 30 ausführt. 5 shows a schematic perspective view of a device according to the invention 10 for acting on objects. On the left is the handling device 12 shown executed as an industrial robot, which is just a movement 30 performs.

Drei Sensoren 20 sind derart angeordnet, dass sie den gesamten Arbeitsbereich 40 der Handhabungseinrichtung 12 überwachen, wobei sich deren Detektionsbereiche zumindest bereichsweise überlagern und durchdringen, und bei Detektion eines Ereignisses 14 innerhalb des kritischen Abstandes A1 und/oder A2 um die Handhabungseinrichtung 12 ein entsprechendes Signal 24 geben. Ein solches Ereignis 14 ist z. B. die Anwesenheit einer Person oder eines Fahrzeugs in dem jeweiligen Bereich.Three sensors 20 are arranged so that they cover the entire work area 40 the handling device 12 monitor, with their detection areas at least partially superimpose and penetrate, and upon detection of an event 14 within the critical distance A1 and / or A2 around the handling device 12 a corresponding signal 24 give. Such an event 14 is z. B. the presence of a person or a vehicle in the area.

Die hier dargestellten Sensoren 20 sind zum Beispiel Radarsensoren und/oder Laserscanner, die zur Messung von Abständen eingerichtet sind. Die Signale 24 der Sensoren 20 werden mittels einer Signalverarbeitungseinrichtung 21 gebündelt und an die Steuereinrichtung 21 weitergegeben, welche sie wiederum in Steuerbefehle für die Handhabungseinrichtung 12 umsetzt. Die in Draufsicht gemessenen Abstände 22 der Projektionen der dargestellten Ereignisse 14 in die horizontale Ebene des Arbeitsbereichs, hier jeweils die Anwesenheit von Objekten, von der Projektion des beweglichen Teils der Handhabungseinrichtung 12 in ebenjene Ebene, sind größer als die kritischen Abstände A1 und A2. Informationen über die Richtungen und/ oder Geschwindigkeiten der Bewegungen 30 der Ereignisse 14 werden weiterhin an die Steuereinrichtung gesandt und dort zur Steuerung des Roboters genutzt. Im vorliegenden Fall verläuft ausschließlich die Richtung der Bewegung 30 des oben links gezeigten Ereignisses 14 auf den Warn- bzw. Schutzraum zu. Da allerdings auch die Handhabungseinrichtung 12 eine in diese Richtung gerichtete Bewegung 30 mit einer ähnlichen Geschwindigkeit ausführt, wird die Bewegung der Handhabungseinrichtung nicht gesteuert bzw. nicht verlangsamt. Zur Verdeutlichung sind die in Richtung des unten rechts dargestellten Ereignisses bzw. Objektes 14 verlaufenden kritischen Abstände A1 und A2 dargestellt, die in den jeweiligen Richtungen die Ausdehnungen des Warn- und Schutzbereichs 62, 60 definieren.The sensors shown here 20 For example, radar sensors and / or laser scanners are set up to measure distances. The signals 24 the sensors 20 be by means of a signal processing device 21 bundled and sent to the controller 21 which they turn into control commands for the handling device 12 implements. The distances measured in plan view 22 the projections of the events presented 14 in the horizontal plane of the working area, here in each case the presence of objects, from the projection of the moving part of the handling device 12 in the same plane are larger than the critical distances A1 and A2. Information about the directions and / or speeds of the movements 30 the events 14 are still sent to the controller and used there to control the robot. In the present case, only the direction of the movement runs 30 of the event shown on the top left 14 to the warning or protection room too. However, since the handling device 12 a movement directed in this direction 30 at a similar speed, the movement of the handling device is not controlled or slowed down. For clarification, the event or object shown in the lower right corner are shown 14 extending critical distances A1 and A2, which in the respective directions, the dimensions of the warning and protection range 62 . 60 define.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

Einrichtung zur Einwirkung auf GegenständeDevice for acting on objects 1010 Handhabungseinrichtunghandling device 1212 Ereignisevent 1414 Sensorsensor 2020 Steuereinrichtungcontrol device 2121 Abstanddistance 2222 Signalsignal 2424 kritischer Abstandcritical distance A1A1 zweiter kritischer Abstandsecond critical distance A2A2 BewegungMove 3030 ArbeitsbereichWorkspace 4040 Werkstückworkpiece 4242 Vorratstock 4444 Zu- und AbführungFeed and discharge 5050 SchutzzaunSafety fence 5252 Rolltorrolling gate 5454 Anbauteile bzw. HilfsstoffeAttachments or auxiliary materials 5656 Person person 5858 Schutzbereichthe scope 6060 Warnbereichwarning area 6262

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10320343 A1 [0004]
DE 102004041821 A1 [0005]

Claims

Device for acting on objects (10), comprising - a handling device (12), in particular an industrial robot for producing and / or assembling or transporting objects, - at least one sensor (20) for detecting events (14), in particular for non-contact detection, and for generating at least one signal (24), and - a control device (21), wherein the control device (21) is adapted, in the event of detection of an event (14) within a critical distance A1 with respect to the handling device (12) to control a movement (30) of at least a part of the handling device (12) and in particular to reduce a movement speed, characterized in that the control device (21) is further adapted to process the information about operations of the handling device (12) , in particular to imminent movement processes, the critical distance A1 to define.

Device for acting on objects (10) according to Claim 1 , characterized in that the control device (21) is adapted to define the critical distance A1 by means of processing at least one control command for the handling device (12).

Device for acting on objects (10) according to one of Claims 1 and 2 , characterized in that at least one sensor (20) is a radar device.

Device for acting on objects (10) according to at least one of Claims 1 - 3 , characterized in that for the detection of events (14) a plurality of sensors (20), in particular based on different detection methods, are arranged and arranged such that overlap their detection areas at least partially and / or penetrate.

Device for acting on objects (10) according to at least one of Claims 1 - 4 , characterized in that a plurality of sensors (20) are arranged such that the detection of events (14) in the entire working area (40) of the handling device (12) is possible.

Device for acting on objects (10) according to at least one of Claims 1 - 5 , characterized in that the control device (21) is adapted to process a signal about a detected event (14), in particular within the critical distance A1 with respect to the handling device (12), and in accordance with information about a defined Event to redefine the critical distance A1 at least in relation to the position of the event (14).

A method of impacting articles comprising the steps Providing a handling device (12), in particular an industrial robot for producing and / or assembling or transporting objects, Provision of a control device (21) for controlling the handling device (12), - Definition of a critical distance A1 with respect to the handling device (12) by the control device (21) by processing information about operations of the handling device (12), in particular to movement processes, - Detection of an event (14), in particular contactless, within the critical distance A1 with respect to the handling device (12) by at least one sensor (20) and generating at least one signal (24), and - Evaluating the signal and controlling a movement (30) and in particular reducing the speed of movement (30) of at least a part of the handling device (12) by the control device (21).

Method of acting on objects Claim 7 characterized in that - for different directions in an at least two-dimensional area with respect to the handling device (12) each separate critical distances A1 are defined, and - the detection of an event (14) in the direction takes place in which the respective critical distance A1 is defined.

Method of acting on objects according to any one of Claims 7 and 8th , characterized in that a second critical distance A2 is defined by means of processing information about operations of the handling device (12), in particular for movement processes, by the control device (21), wherein the second critical distance A2 is smaller than the critical distance A1, and the movement (30) at least a portion of the handling device (12) is stopped upon detection of an event (14), in particular in a non-contact detection, within the second critical distance A2 with respect to the handling device (12).

Method of acting on objects according to at least one of Claims 7 - 9 characterized in that a distance (22) of the event (14) from the handling device (12) is measured with a sensor (20), and at least controlling the movement (30) and in particular reducing the speed of the movement (30) a part of the handling device (12) in dependence on the distance of the event (14) to the handling device (12).