DE102017100780A1

DE102017100780A1 - Verfahren zur Reduzierung von Messstörungen beim Betrieb eines kollaborierenden Industrieroboters mit einer radarbasierten Kollisionserkennung sowie Industrieroboter zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102017100780A1
Application number: DE102017100780.6A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Berr
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2017-01-17
Publication date: 2018-07-19
Also published as: WO2018134112A1

Abstract

Ein Verfahren zur Reduzierung von Messstörungen beim Betrieb eines Industrieroboters (1) mit einer radarbasierten Kollisionserkennung, wobei der Industrieroboter (1) wenigstens einen durch eine Steuerungseinrichtung (2) ansteuerbaren Radarsensor (4.1) besitzt, der eine Sendeeinrichtung (6) umfasst, die ein Erregersignal (Sbis S) mit einer sich während eines Messzyklus (Tbis T) verändernden Sendefrequenz (fbis f) aussendet, und der eine Empfangseinrichtung (8) aufweist, welche innerhalb einer vorgegebenen Messzeitdauer (Δt) nach dem Beginn des Aussendens des Erregersignals (Sbis S) zum Empfang eines Messsignals (Mbis M) aktiviert wird, dessen Empfangsfrequenz (fbis f) innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs (fbis f) um die Sendefrequenz (fbis f) des ausgesandten Erregersignals (Sbis S) liegt, wobei der Frequenzbereich (fbis f) um ein Vielfaches kleiner ist als die Sendefrequenz (fbis f) des Erregersignals (Sbis S), zeichnet sich dadurch aus, dass die Messzyklen (Tbis T) innerhalb von mehreren aufeinanderfolgenden Messintervallen (I, I, I) durchgeführt werden, die eine im Wesentlichen konstante Intervalllänge besitzen, und dass die Startzeitpunkte (tbis t) zweier aufeinander folgender Messzyklen (Tbis T) bezogen auf den Zeitpunkt des Beginns eines Messintervalls (I, I, I) um einen veränderlichen Zeitoffset (Δtbis Δt) variiert werden. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Industrieroboter (1) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von Messstörungen beim Betrieb eines kollaborierenden Industrieroboters mit einer radarbasierten Kollisionserkennung sowie einen Industrieroboter zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 8.
Für kollaborierende Roboter, d.h. Roboter, die gemeinsam mit Menschen in einem Arbeitsbereich des Roboters arbeiten, eignen sich Radarwellen grundsätzlich sehr gut zur sicheren Detektion von Menschen oder Objekten im Arbeitsbereich des Roboters. Dies ist darauf zurück zu führen, dass Radarwellen einerseits vom menschlichen Körper reflektiert, bzw. gestreut werden und andererseits von allen Bekleidungsstücken oder tragbaren Materialen entweder auch reflektiert werden, oder aber durch diese Materialen transmittieren. Aus diesem Grunde können Menschen durch Radarwellen mit Sicherheit erfasst werden, wenn sie in den Detektionsbereich eines Industrieroboters eindringen, der nachfolgend der Einfachheit halber auch als Roboter bezeichnet wird. Zusätzlich erfüllen Radarsensoren alle weiteren Anforderungen, die ein Radarsensorsystem für das sogenannte „Speed and Separation Monitoring“ benötigt. Hierzu zählt insbesondere, dass Radarsensoren sehr schnell sind und Messungen dadurch mit Messraten in der Größenordnung von Kilohertz durchgeführt werden können. Hinzu kommt, dass Ultrabreitbandradar die notwendige räumliche Auflösung in Radialrichtung bietet, um Körperteile von anderen naheliegenden Objekten zu unterscheiden. So liegt die Messgenauigkeit in radialer Richtung im einstelligen Zentimeterbereich und darunter.
Zur Verbesserung der räumlichen Auflösung transversal zur Senderichtung kann entweder die „Sensorkeule“ z.B. durch Radarlinsen oder Antennenanordnungen verschmälert werden; oder es können großwinklige Sensorkeulen teilweise überlagert werden, wobei das zu detektierende Objekt im schmaleren Schnittvolumen der beiden Sensorkeulen liegt, wenn beide Radarsensoren das Objekt detektieren. Beides führt dazu, dass zur vollständigen Detektion des umgebenden Volumens des Roboters eine erhöhte Anzahl an Radarsensoren im Arbeitsbereich des Roboters (z.B. auf dem Roboter) verbaut werden müssen. Der zu detektierende Arbeitsraum oder Arbeitsbereich des Roboters beträgt üblicherweise wenige Kubikmeter; und die Anzahl der Radarsensoren beträgt mehr als 10 Radarsensoren. Es ergibt sich daher für den Einsatz von Radarsensoren an Robotern zur Kollisionserkennung von Objekten, die eine Grundvoraussetzung für die kollaborierende Zusammenarbeit von Industrierobotern und Menschen darstellt, eine deutlich erhöhte Dichte an Radarsensoren, als dies für bisher bekannte Anwendungen von Industrierobotern der Fall ist.
Hierbei arbeiten bei der kollaborierenden Zusammenarbeit von Industrierobotern und Menschen alle Radarsensoren aus technischen, wirtschaftlichen und/oder rechtlichen Gründen in einem gemeinsamen beschränkten Frequenzbereich. Räumlich senden und empfangen die Radarsensoren hierbei auch in überlappenden, bzw. nahe beieinander liegenden Volumina. Die Radarsensoren können entweder als FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) Radarsensoren oder im gepulsten Betriebsmodus für Objektdistanzmessungen betrieben werden. Da das vollständige Umgebungsvolumen des Arbeitsbereichs permanent detektiert werden muss (Detektionsrate >10Hz), ist es hierbei zwingend erforderlich, dass alle Radarsensoren, die den Arbeitsbereich überwachen und beispielsweise an einem Roboter angeordnet sind, gleichzeitig arbeiten, d.h. quasi gleichzeitig senden und empfangen. Daher besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit von Messstörungen der Radarsensoren untereinander im Vergleich zu bisherigen Anwendungen.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem sich Messstörungen beim Betrieb von kollaborierenden Industrierobotern, welche wenigstens einen, vorzugsweise jedoch eine Vielzahl von FMCW-Radarsensoren zum Erfassen von Objekten, insbesondere von Menschen, besitzen, verhindern lassen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Industrieroboter zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 und 8 gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Vermeidung von Messstörungen beim Betrieb eines Roboters, vorzugsweise eines kollaborierenden Industrieroboters, umfasst dieser zur Kollisionserkennung wenigstens einen Radarsensor, der durch eine Steuerungseinrichtung ansteuerbar ist. Der Radarsensor ist vorzugsweise als FMCW-Radarsensor ausgebildet. Der Radarsensor weist eine Sendeeinrichtung auf, die ein Erregersignal aussendet, dessen Sendefrequenz während eines Messzyklus verändert wird, insbesondere fortlaufend rampenartig erhöht und sprungartig wieder abgesenkt wird.
Der Radarsensor weist weiterhin eine Empfangseinrichtung auf, welche innerhalb einer vorgegebenen Messzeitdauer nach dem Beginn des Aussendens des Erregersignals zum Empfang eines Messsignals aktiv ist, dessen Empfangsfrequenz innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs um die Sendefrequenz des ausgesandten Erregersignals liegt. Dieser Frequenzbereich ist hierbei um ein Vielfaches, z.B. um einen Faktor 100, kleiner als die Sendefrequenz des Erregersignals.
Trifft das Erregersignal auf ein Hindernis, wird es reflektiert und zum Radarsensor zurückgesendet. Somit kann in Abhängigkeit von den empfangenen Messsignalen des Radarsensors ein Objekt (z. B. ein Mensch) im Arbeitsbereich des Roboters erfasst werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mehrere Messzyklen innerhalb von mehreren aufeinanderfolgenden Messintervallen durchgeführt werden, die eine im Wesentlichen konstante Intervalllänge besitzen, und dass die Startzeitpunkte zweier aufeinander folgender Messzyklen bezogen auf den jeweiligen Zeitpunkt, an welchem ein neues Messintervall beginnt, um einen zufälligen veränderlichen Zeitoffset variiert werden.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke wird nachfolgend am Beispiel eines Robotersystems erläutert, bei dem disjunkte Radarsensoren eingesetzt werden, d.h. Radarsensoren, die von unterschiedlichen Steuerungseinrichtungen angesteuert werden. Disjunkte Radarsensoren können sowohl in einem einzigen Roboter verbaut sein, der zur Ansteuerung der Radarsensoren entsprechend zwei getrennte Steuereinrichtungen aufweist. Oder die disjunkten Radarsensoren können auf mehrere Roboter verteilt sein, indem jeder Roboter seine Radarsensoren unabhängig von den Radarsensoren eines anderen Roboters ansteuert.
Grundsätzlich können mehrere Radarsensoren, die in einer oder in mehreren Gruppen von Radarsensoren angeordnet werden können, zu einem Radarsensorsystem zusammengeschlossen und von einer gemeinsamen Steuerung angesteuert werden. Dieser gemeinsamen Steuerung liegen alle Informationen über den aktuellen Zustand aller verbundenen Radarsensoren vor. Bei disjunkten Radarsensoren oder Radarsensorsystemen, die von unterschiedlichen Steuerungen angesteuert werden, liegen in den unterschiedlichen Steuerungen hingegen keine Informationen über den aktuellen Zustand der jeweils anderen Steuerung und deren verbundenen Radarsensoren vor. Lediglich die Konfiguration, die Sensorparameter und Messverfahren werden bei der Entwicklung der Radarsensorsysteme aufeinander abgestimmt. Bei identischer Konfiguration und identischen, deterministischen, periodischen Messverfahren der Radarsensoren kommt es je nach Startzeitpunkt der unterschiedlichen Radarsensoren zu einer permanenten Störung oder zu keiner Störung. Dies entscheidet sich zum Zeitpunkt des „Einschaltens“ der unterschiedlichen Radarsensoren. Läuft z.B. ein erster Roboter mit einem ersten Radarsensorsystem bereits und wird ein zweiter Roboter mit einem zweiten Radarsensorsystem eingeschaltet, so könnten die Radarsensoren der beiden Roboter zufällig zum nahezu identischen Zeitpunkt mit ihren Senderampen starten.
Stimmt nun die Rampenstartzeit ausreichend überein, so sendet der zweite Roboter in dem Frequenzbereich, der von dem ersten Roboter für die Distanzmessungen ausgewertet wird. Dies führt dann zu real nicht existierenden Geisterobjekten in der Distanzanalyse von dem ersten Roboter, beispielsweise wenn ein Radarstrahl eines Radarsensors von dem zweiten Roboter direkt in einen Radarsensor von dem ersten Roboter einstrahlt, oder ein von einem Radarsensor des zweiten Roboters ausgehender Radarstrahl von einem Hindernis in einen Radarsensor von dem ersten Roboter reflektiert wird.
Da alle weiteren Frequenzrampenstartzeiten nach Konfiguration und Messverfahren deterministisch vorbestimmt sind und in den beiden Robotern identisch ablaufen, wird der zweite Roboter auch weiterhin bei allen zukünftigen Frequenzrampen und Messungen in den Auswertebereich des ersten Roboters einstrahlen. Dadurch wird selbst bei einer Mittelung über mehrere Frequenzrampen, z.B. durch eine Fourier-Transformation, die Messung derart gestört, dass ein Geisterobjekt von dem ersten Roboter detektiert wird.
Die Wahrscheinlichkeit, den zweiten Roboter zu einem derartigen Zeitpunkt einzuschalten, ist zwar gering, aber für eine Sicherheitsanwendung wie z. B. im kollaborativen Arbeitsbetrieb des Roboters nicht vernachlässigbar, zumal sich die Wahrscheinlichkeit der gegenseitigen Störung bei Einsatz eines jeden zusätzlichen Roboters erhöht. Die Tatsache, dass es sich hierbei nicht um eine einmalige sondern um eine kontinuierliche Störung handelt, verschlimmert die Auswirkung erheblich, da sich die Störung dann bei jedem Messzyklus wiederholt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Störung dadurch vermieden werden, dass allen deterministischen Startzeitpunkten der Frequenzrampen der disjunkten Radarsensoren, seien sie nun an einem Roboter oder auch an zwei oder mehr Robotern angeordnet, eine kleine zufällige zeitliche Verschiebung aufaddiert wird, die auch als veränderlicher Zeitoffset bezeichnet wird. D. h. die zwischen zwei Messzyklen vorgesehene Rampenpause bestimmt sich nach dem variablen Zeitoffset, so dass der nachfolgende Messzyklus stets erst nach dem variablen Zeitoffset gestartet wird. Die Rampenpause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messzyklen ist damit immer unterschiedlich.
Dieser zufällige Zeitoffset ist so klein gewählt, dass weder die Detektionsrate, noch die Latenz oder die technische Messfähigkeit der Radarsensoren bzw. der Radarsensorgruppen eines Roboters, die gemeinsam von einer Steuerung mit dem gleichen veränderlichen Zeitoffset gestartet werden und in einem weiteren Zyklus wieder neue Radarkeulen ausstrahlen, beeinflusst werden.
Wie die Anmelderin herausgefunden hat, darf das zur Verfügung gestellte Zeitintervall, in dem der Zeitoffset liegen muss, jedoch auch nicht zu klein gewählt werden. Das Zeitintervall muss groß genug sein, damit die Wahrscheinlichkeit einer Überlappung der Sendefrequenz eines Radarsensors, der z. B. an einem ersten Roboter angeordnet sein kann, mit dem Auswertefrequenzbereich eines anderen disjunkten Radarsensors, der z.B. an einem zweiten Roboter angeordnet sein kann, klein genug wird. Anders ausgedrückt ist der variable Zeitoffset demnach bevorzugt immer größer als die vorgegebene Messzeitdauer zwischen dem Aussenden des Erregersignals und dem Empfang eines Messsignals durch den Radarsensor zu wählen.
Sofern ein Messzyklus vor dem Ende eines Messintervalls endet, wird der variable Zeitoffset zumindest so groß gewählt, dass das Ende des Messintervalls noch abgewartet wird, damit nicht schon der nachfolgende Messzyklus vor Ablauf des Messintervalls startet.
Die Rampenpausen bzw. die variablen Zeitoffsets zwischen zwei Messzyklen eines Radarsensorsystems, das z. B. zwei oder mehr an einem Roboter angeordnete Radarsensoren umfasst, können beispielsweise in Form einer Tabelle vorgegeben sein oder durch einen Zufallsgenerator jeweils zufällig neu bestimmt werden.
Um die Gefahr von Messstörungen abermals weiter zu reduzieren, kann es weiterhin vorgesehen sein, dass eine Mittelung der von den Radarsensoren empfangenen Messsignale, bzw. der aus diesen durch eine Fourier-Transformation gewonnen Signale über mehrere Messzyklen (Frequenzrampen) hinweg vorgenommen wird. Im Falle einer solchen Mittelung muss eine Messstörung, z.B. eine Interferenz, welche bei der ersten Messung zu einem Geisterobjekt führt, zusätzlich auch zu einem Geisterobjekt im gleichen Abstand in den nachfolgenden Messzyklen (Frequenzrampen) führen, um in der endgültigen Messung sichtbar zu werden. Da die Wahrscheinlichkeit für ein solches wiederholtes Auftreten eines zufälligen im ersten Messzyklus beobachteten Geisterobjekts in den nachfolgenden Messzyklen jedoch sehr klein ist, kann durch eine erfindungsgemäße Mittelung über mehrere Messzyklen, z.B. 3 oder mehr, z. B. 10 Messzyklen hinweg, das Risiko für ein Auftreten von Geisterobjekten auf ein Maß reduziert werden, dass selbst für Sicherheitsanwendungen vernachlässigbar klein ist.
Daher werden vorzugsweise die von der Empfangseinrichtung des Radarsensors in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Messintervallen erfassten Messsignale miteinander kombiniert, insbesondere aufaddiert, und zur Reduzierung von Störsignalen gemittelt.
Somit kann wenigstens ein zu dem wenigsten einen Radarsensor, der von einer ersten Steuerungseinrichtung angesteuert wird, disjunkter Radarsensor von einer von der ersten Steuerungseinrichtung getrennten zweiten Steuerungseinrichtung angesteuert werden, wobei ein aufgrund eines nahezu gleichzeitigen Aussendens von Erregersignalen durch die disjunkten Radarsensoren verursachtes Störsignal durch Mittelung des Messsignals des wenigstens einen Radarsensors reduziert wird.
Da beim Einsatz der zuvor beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens somit davon ausgegangen werden kann, dass Geisterobjekte mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden können, kann bei der Erfassung einer genügend großen Rampe, bzw. eines genügend großen Peaks im gemittelten Messsignal auf ein tatsächliches Hindernis geschlossen werden, welches bei einem feststehenden Objekt in den Messsignalen aller aufeinanderfolgenden Messzyklen sichtbar wird, und auch bei bewegten Objekten, zumindest in mehreren aufeinanderfolgenden Messzyklen, erscheint.
Obgleich die Intervalllänge der Messintervalle bei einer Ausführungsform der Erfindung über alle aufeinanderfolgenden Messintervalle hinweg einen konstanten Wert besitzt, kann es alternativ vorgesehen sein, die Intervalllänge innerhalb vorgegebener Grenzen, z. B. in einem Bereich von 10 % der Basislänge der Messintervalle, in der Weise zu verändern, dass diese über eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Messintervallen, vorzugsweise mehr als 10 Intervallen hinweg, stochastisch einem vorgegebenen festen Wert entspricht, der z.B. einer Zeitdauer von 250 µs entsprechen kann. D. h. die Intervalllänge eines einzigen Messintervalls der aufeinanderfolgenden Messintervalle kann variieren, aber der Mittelwert einer bestimmten Anzahl aufeinanderfolgender Messintervalle bleibt konstant.
Um zu vermeiden, dass sich Radarsensoren, die von einer gemeinsamen Steuerung angesteuert werden, aufgrund eines nahezu zeitgleichen Starts ihrer Messzyklen gemeinsam stören, können erfindungsgemäß die Sendefrequenzen um einen Frequenz-Differenzwert (Δf), der bevorzugt verändert werden kann, erhöht oder gesenkt werden. Beispielsweise können die Sendefrequenzen variiert werden, indem die Sendefrequenzen der einzelnen Radarsensoren mit einem unterschiedlich großen Frequenz-Offset beaufschlagt werden, so dass sich die Sendefrequenzen der von der gemeinsamen Steuerungseinrichtung angesteuerten Radarsensoren jeweils um den Frequenz-Differenzwert unterscheiden. Über die Dauer des Messzyklus können dann die Sendefrequenzen mit einer konstanten Rampensteigung fortlaufend nach Art einer Rampe erhöht oder erniedrigt werden. Alternativ oder zusätzlich können die von derselben Steuerungseinrichtung angesteuerten Radarsensoren einzeln zeitlich verzögert ihren Messzyklus starten.
Die Sendefrequenzen der gemeinsam angesteuerten Radarsensoren werden dabei über die Dauer eines jeden Messzyklus hinweg mit einer konstanten Rampensteigung fortlaufend erhöht oder alternativ auch erniedrigt.
Der Frequenz-Differenzwert (Δf) ist vorzugsweise um ein mehrfaches größer, z. B. Faktor 100, als der Empfangsfrequenzbereich. Somit arbeiten alle Radarsensoren zu jedem Zeitpunkt der Messungen in unterschiedlichen Frequenzbereichen, obwohl sich die Bandbreiten bzw. Frequenzbereiche als solche grundsätzlich überlappen. Die Rampensteigung, mit der die Sendefrequenzen während eines Messintervalls erhöht werden, ist bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in vorteilhafter Weise größer als 10 MHz/µs.
Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, dass selbst bei Industrierobotern mit Radarsensorsystemen, die eine Vielzahl von (FMCW-)Radarsensoren aufweisen, gegenseitige Störungen der Radarsensoren beim gleichzeitigen Betrieb aller Radarsensoren systematisch ausgeschlossen werden, und zudem beim gleichzeitigen Betrieb mehrerer solcher Radarsensorsysteme, wie dies beispielsweise beim gleichzeitigen Betrieb von mehreren disjunkten Industrierobotern in einem überlappenden Detektionsraum der Fall ist, die Wahrscheinlichkeit einer gegenseitigen Störung der Radarsensoren auf ein vernachlässigbares Restrisiko verringert wird. Zu diesem Zweck ist es möglich, die Methode des Frequenz-Differenzwerts (Δf) und des Zeitoffsets zu kombinieren, indem einerseits eine gegenseitige Störung der von einer gemeinsamen Steuerung angesteuerten Radarsensoren eines Roboters durch die Verwendung des Frequenz-Differenzwerts (Δf) vermieden wird und andererseits eine gegenseitige Störung von disjunkten Radarsensoren, die von getrennten Steuerungen angesteuert werden, durch die Verwendung des Zeitoffsets ausgeschlossen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen von Robotern zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

1 Eine beispielhafte Darstellung einer Messreihe mit drei Messzyklen von jeweils vier gemeinsam angesteuerten Radarsensoren mit zugehörigen Messergebnissen eines der Radarsensoren sowie einem exemplarischen Gesamt-Messergebnis, welches durch eine Mittelwertbildung über die drei Einzelmessergebnisse in den jeweiligen Messzyklen erhalten wird,
2a - c insgesamt vier schematische Messzyklen von zwei disjunkten Radarsensorsystemen mit jeweils vier gruppenweise angesteuerten Radarsensoren und den zugehörigen Messergebnissen eines der Radarsensoren mit zufälligen Störungen,
2d ein durch Mittelwertbildung der Messergebnisse über mehrere Messzyklen erhaltenes beispielhaftes Gesamt-Messergebnis,
3 eine Detailansicht eines Messzyklus von 1 mit vier gleichzeitig betriebenen Radarsensoren sowie deren vergrößert dargestellten einzelnen Erregersignalen und zugehörigen Messsignalen,
4 einen Industrieroboter mit einem schematisch angedeuteten Arbeitsbereich, in dem sich ein Mensch befindet,
5 zwei in einem gemeinsamen Arbeitsbereich arbeitende Industrieroboter mit einer Vielzahl von Radarsensoren, die jeweils in Gruppen für jeden Roboter einzeln durch eine eigene Steuerungseinrichtung disjunkt angesteuert werden, und
6 einen Industrieroboter mit zwei disjunkt angesteuerten Gruppen von Radarsensoren und zugehörige Steuerungseinrichtungen, die jeweils in Datenkommunikation mit der Robotersteuerung des Industrieroboters stehen.

Wie am Beispiel einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Industrieroboters 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in 4 gezeigt ist, umfasst dieser eine Steuerungseinrichtung 2 und wenigstens einen von dieser angesteuerten Radarsensor 4.1 bis 4.8, insbesondere FMCW-Radarsensor, der eine am Beispiel des Radarsensors 4.1 schematisch angedeutete Sendeeinrichtung 6 sowie eine Empfangseinrichtung 8 aufweist, die der Übersichtlichkeit wegen bei den übrigen Radarsensoren 4.2 bis 4.8 (sowie 104.1 bis 104.8 - siehe 5 und 6) nicht dargestellt sind. Zur Erkennung einer möglichen Kollision mit im Arbeitsbereich 14 des Roboters 1 angedeuteten Objekten 12, wie insbesondere auch Menschen, erzeugt die Sendeeinrichtung 6 eines jeden Radarsensors 4.1 bis 4.8 ein entsprechendes Radarsignal, die nachfolgend als Erregersignale S_4.1, S_4.2, S_4.3, S_4.4, usw. bezeichnet werden und beispielhaft in 1 und 3 sowie in Fig. 4 für die vier Radarsensoren 4.1 bis 4.4 dargestellt sind. Die Erregersignale S_4.1 bis S_4.4 werden von den Sendeeinrichtungen 6 der Radarsensoren 4.1 bis 4.4 mit einer Sendefrequenz f_S4.1 bis f_S4.4 ausgesandt, welche sich innerhalb eines Messzyklus T_{1_4} bis T_{i_4} verändern, vorzugsweise über die Dauer eines Messzyklus hinweg mit einer konstanten Rampensteigung Δ_framp fortlaufend nach Art einer Rampe erhöht, wie dies in 3 gezeigt ist.
Wie in 5 gezeigt, kann sich im Arbeitsbereich 14 des Roboters 1 ein weiterer Roboter 100 befinden, der analog zu Roboter 1 ein Radarsensorsystem mit beispielhaft acht Radarsensoren 104.1 bis 104.8 aufweist. Diese Radarsensoren 104.1 bis 104.8 werden von einer Steuerungseinrichtung 102, die von der Steuerungseinrichtung 2 der Radarsensoren 4.1 bis 4.8 des Roboters 1 getrennt ist, angesteuert. Die Radarsensoren 4.1 bis 4.8 sind daher disjunkt von den Radarsensoren 104.1 bis 104.8.
Von den Radarsensoren 104.1 bis 104.8 werden die Erregersignale S_104.1 bis S_104.8 erzeugt. Die jeweils reflektierten Signale werden als Messsignale M_104.1 bis M_104.8 erfasst. Somit ist es möglich, dass Roboter 1 als ein im Weg befindliches Objekt 12 von dem Radarsensorsystem des Roboters 100 und Roboter 100 als ein im Weg befindliches Objekt 12 von dem Radarsensorsystem des Roboters 1 erfasst wird.
Alternativ zu dem auf die zwei Roboter 1 und 100 verteilten disjunkten Radarsensorsysteme können die disjunkten Radarsensoren 4.1 bis 4.8 und 104.1 bis 104.8 in einem einzigen Roboter 1 integriert sein, wie ansatzweise in 6 gezeigt (der Übersichtlichkeit halber sind die Radarsensoren 4.3 und 4.4 sowie 104.3 bis 104.8 nicht gezeigt). Die Radarsensoren 4.1 bis 4.8 werden von der Steuerungseinrichtung 2 und die Radarsensoren 104.1 bis 104.8 werden von der Steuerungseinrichtung 102 getrennt angesteuert.
Analog zur Steuerungseinrichtung 2 ist die Steuerungseinrichtung 102 dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von den empfangenen Messsignalen M_104.1 bis M_104.8 der Radarsensoren 104.1 bis 104.8 ein Objekt 12 im Arbeitsbereich 14 des Roboters 1 zu erfassen und die Bewegung des Roboters 1 über die zugehörige Robotersteuerung 10 zur Vermeidung einer Kollision mit dem Objekt 12 zu unterbrechen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Radarsensoren 4.1 bis 4.4 näher erläutert. Diese Erläuterungen gelten auch analog für die übrigen Radarsensoren 4.5 bis 4.8 und 104.1 bis 104.8, soweit nicht anders angegeben.
Gemäß der ausschnittsweise vergrößerten Detaildarstellung von 3 werden die von einem Objekt 12 reflektierten Erregersignale S_4.1 bis S_4.4 der Sendeeinrichtungen 6 der Radarsensoren 4.1 bis 4.4 von der jeweils im selben Radarsensor 4.1 bis 4.4 angeordneten Empfangseinrichtung 8 frequenzselektiv für die jeweilige Sendefrequenz f_S4.1 bis f_S4.4 innerhalb einer vorgegebenen Messzeitdauer Δt_m nach dem Beginn des Aussendens des jeweiligen Erregersignals S_4.1 bis S_4.4 als Messsignale M_4.1 bis M_4.4 erfasst. Hierzu werden die jeweiligen Empfangseinrichtungen 8 in den Radarsensoren 4.1 bis 4.4 entsprechend aktiviert und die vom Objekt 12 reflektierten Signale werden von der jeweiligen Empfangseinrichtung 8 frequenzselektiv empfangen. Die Empfangsfrequenzen f_M4.1 bis f_M4.4, die innerhalb vorgegebener Frequenzbänder f_B4.1 bis f_B4.4 liegen, werden als Messsignale M_4.1 bis M_4.4 erfasst. Die Frequenzbänder f_B4.1 bis f_B4.4 werden entsprechend der Reichweite definiert. Beispielsweise können zur Sensierung des Umfelds mit einer Reichweite von ca. 2 Meter die Frequenzbänder f_B4.1 bis f_S4.4 einen Messbereich von 10⁵ Hz umfassen. Die Frequenzbänder f_B4.1 bis f_B4.4 decken also nur einen kleinen Teil des Frequenzspektrums der Sendefrequenzen f_S4.1 bis f_S4.4 der Erregersignale S_4.1 bis S_4.4 des jeweiligen Radarsensors 4.1 bis 4.4 ab, die im Bereich von 10⁹ Hz liegen können. Zur 3 ist in diesem Zusammenhang zudem anzumerken, dass dort der Übersichtlichkeit halber lediglich der Frequenzverlauf f_S4.1 bis f_S4.4 der Erregersignale S_4.1 bis S_4.4 sowie die zugehörigen Messsignale M_4.1 bis M_4.4 von lediglich vier Radarsensoren 4.1 bis 4.4 gezeigt sind, die bei den in den 4 bis 6 gezeigten Robotern 1 zum Einsatz gelangen.
Wie der Darstellung der 1 hierbei im Detail zu entnehmen ist, werden die Messzyklen T_{1_4} bis T_{i_4} der Radarsensoren 4.1 bis 4.8 innerhalb von mehreren aufeinanderfolgenden Messintervallen I₁ bis I₃ durchgeführt, die eine im Wesentlichen konstante Intervalllänge besitzen, und bei denen die Startzeitpunkte t_{1_4} bis t_{i_4} zweier aufeinander folgender Messzyklen T_{1_4} bis T_{i_4} bezogen auf den in 1 mit t_{1_4} bis t_{i_4} bezeichneten Zeitpunkt des Beginns eines Messintervalls I₁ bis I₃ um einen zufällig veränderlichen Zeitoffset Δt_{1_4} bis Δt_{i_4} variiert werden.
2a, 2b und 2c zeigen schematische Signalverläufe, wie sie sich beim Betrieb von disjunkten Radarsensoren ergeben können. Die disjunkten Radarsensoren können wie in 5 gezeigt auf mehrere Roboter 1 und 100 verteilt sein oder wie in 6 gezeigt in einem einzigen Roboter 1 integriert sein. 2a veranschaulicht Signalverläufe für die Radarsensoren 4.1 bis 4.4 und 2b veranschaulicht Signalverläufe für die Radarsensoren 104.1 bis 104.4. Nach einem Messzyklus, z. B. Messzyklus T_{1_4} , fallen die Erregersignale S_4.i bis S_4.4 jeweils auf einen bestimmten Frequenzwert ab, der während einer darauf folgenden Rampenpause bzw. eines veränderlichen Zeitoffsets Δt_{2_4} konstant gehalten wird, bis sich der nächste Messzyklus, z. B. Messzyklus T₂, anschließt. Selbiges gilt analog für die Erregersignale S_104.1 bis S_104.4 der Radarsensoren 104.1 bis 104.4: Nach dem Messzyklus T_{1_104} schließt sich eine Rampenpause bzw. ein veränderlicher Zeitoffset Δt_{2_104} an.
Den disjunkten Radarsensoren 4.1 bis 4.4 und 104.1 bis 104.4 steht jeweils ein gemeinsames Messintervall I zur Verfügung, in dem deren korrespondierende Messzyklen T vollständig durchgeführt werden. Z. B. wurden in dem gemeinsamen Messintervall I₁ der Messzyklus T_{1_4} der Radarsensoren 4.1 bis 4.4 und der Messzyklus T_{1_104} der Radarsensoren 104.1 bis 104.4 durchgeführt und abgeschlossen. Allerdings verlaufen die Messzyklen der disjunkten Radarsensoren voneinander unabhängig, so dass die disjunkten Radarsensoren entsprechend der sich aus den jeweiligen veränderlichen Zeitoffsets, z. B. Δt_{2_4} und Δt_{2_104}, ergebenden Startzeitpunkten, z. B. t_{2_4} und t_{2_104}, mit dem Aussenden ihrer Erregersignale im darauffolgenden Messintervall I₂ beginnen. D. h. die aufeinanderfolgenden Messzyklen der disjunkten Radarsensoren verlaufen zeitlich parallel, aber nicht synchron.
Die in einem Messintervall empfangenen Signale werden von den Radarsensoren als Messsignale M_4.1 bis M_4.4 und M_104.1 bis M_104.4 erfasst und von den zugehörigen Steuerungseinrichtungen 2 und 102 der disjunkten Radarsensoren 4.1 bis 4.4 und 104.1 bis 104.4 ausgewertet. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung 2 aus den im Messzyklus T_{1_4} erfassten Messsignalen M_4.1 bis M_4.4 der Radarsensoren 4.1 bis 4.4 jeweils einen Ausschlag im Signalverlauf 18 ermitteln, der sich bei einer Detektion eines Objektes 12 ergeben kann, wie in 2c gezeigt.
Somit wird mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit sichergestellt, dass die Messzyklen der Radarsensoren 4.1 bis 4.4 und die Messzyklen der zu den Radarsensoren 4.1 bis 4.4 disjunkten Radarsensoren 104.1 bis 104.4 zu unterschiedlichen Zeitpunkten starten und die Messsignale der disjunkten Radarsensoren nicht gegenseitig eine Störung bei der Messung der jeweils anderen disjunkten Radarsensoren hervorrufen.
Dennoch kann der seltene bzw. zufällige Fall eintreten, dass die disjunkten Radarsensoren alle zum selben Zeitpunkt einen Messzyklus T beginnen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der veränderliche Zeitoffset Δt_{1_4} bis Δt_{i_4} der Radarsensoren 4.1 bis 4.4 und der veränderliche Zeitoffset Δt_{1_104} bis Δt_{i_104} der Radarsensoren 104.1 bis 104.4 rein zufällig eine solche Länge aufweisen, dass die Startzeitpunkte t_{2_4} und t_{2_104} der disjunkten Radarsensoren zusammenfallen, wie für das Messintervall I₂ beispielhaft in 2a und 2b gezeigt. Als Resultat wird durch die Steuerungseinrichtung 2 ein Störsignal 16 ermittelt, wie in dem zum Messintervall I₂ zugehörigen Diagramm der 2c gezeigt ist. Da das Störsignal 16 anders als das Signal 18 nicht durch ein reales Objekt 12 hervorgerufen wurde, spricht man bei dem Störsignal 16 auch von der Detektion eines Geisterobjekts.
Wie für die darauffolgenden Messintervalle I₃ bis I_i gezeigt, starten die Messzyklen T_{3_4} bis T_{i_4} der Radarsensoren 4.1 bis 4.8 und die Messzyklen T_{3_104} bis T_{i_104} der zu den Radarsensoren 4.1 bis 4.8 disjunkten Radarsensoren 104.1 bis 104.8 aufgrund der sich verändernden Zeitoffsets wieder zeitversetzt. Die Sendefrequenzen der unterschiedlichen Radarsensoren sind folglich wieder hinreichend weit von den Empfangsfrequenzen der anderen disjunkt arbeitenden Radarsensoren beabstandet, wodurch weitere Störungen zuverlässig vermieden werden, wie in 2c gezeigt.
Um die Störanfälligkeit der Radarsensoren weiter zu verringern, werden die Messsignale M_{1_4} bis M_{i_4} bevorzugt über mehrere Messzyklen T_{1_4} bis T_{i_4} durch die Steuerungseinrichtung 2 gemittelt und ein Gesamt-Signal, wie z. B. in 2d gezeigt, erzeugt. Als Resultat tritt ein in 2c beispielhaft erfasstes Störsignal 16 eines der Radarsensoren 4.1 bis 4.4 in dem gemittelten Gesamt-Signal (siehe 2d) nach dem Durchlaufen von z.B. vier beispielhaft in den 2a und 2c gezeigten Messzyklen T_{1_4} bis T_{i_4} gegenüber einem Signal 18, das von einem tatsächlichen Objekt 12 im Arbeitsbereich 14 des Roboters 1 erzeugt wird, nicht mehr als störendes Signal auf. Es verbleibt lediglich ein sehr kleiner Restpeak 16', wie im Gesamt-Signal in 2d angedeutet, der sowohl gegenüber dem Störsignal 16, als auch gegenüber dem Signal 18 eines erfassten realen Objekts 12 aufgrund der Mittelung eine deutlich verringerte Signalamplitude A aufweist.
Selbst wenn die disjunkten Radarsensoren an zwei sich gegenüberstehenden Robotern 1 und 100 gem. 5 oder an ein und demselben Roboter 1 gem. 6 angeordnet sind und die einen Radarsensoren 4.1 bis 4.8 ihre Messsignale direkt in Richtung der anderen Radarsensoren 104.1 bis 104.8 abstrahlen, kann somit eine Messstörung ausgeschlossen werden.
Radarsensoren, die von einer Steuerungseinrichtung gemeinsam ansteuert werden, wie z. B. die Radarsensoren 4.1 bis 4.8 durch die Steuerungseinrichtung 2 (siehe 4, 5 oder 6), werden vorzugsweise derart angesteuert, dass sich - wie in 3 anhand der vier Erregersignale S_4.1 bis S_4.4 stellvertretend für die Radarsensoren 4.1 bis 4.8 beispielhaft gezeigt - die Sendefrequenzen f_S4.1 bis f_S4.4 der Erregersignale S_4.1 bis S_4.4 der Radarsensoren 4.1 bis 4.4 zu Beginn eines Messzyklus T_{1_4} bis T_{i_4} jeweils um einen vorgegebenen Frequenz-Differenzwert Δf unterscheiden. Der Frequenz-Differenzwert Δf ist deutlich größer als die Frequenzbänder f_B4.1 bis f_B4.4 für die jeweiligen Empfangsfrequenzen f_M4.1 bis f_M4.4, die sich um den Faktor 100 oder mehr unterscheiden können. Dadurch kann vermieden werden, dass sich die Frequenzbänder f_B4.1 bis f_B4.4 überschneiden.
Der Differenzwert Δf wird im weiteren Verlauf der Messung konstant aufrecht erhalten, indem die Steuerungseinrichtung 2 die Sendefrequenzen f_S4.1 bis f_S4.8 aller mit ihr gekoppelten Radarsensoren 4.1 bis 4.8 über die Dauer eines jeden Messzyklus T_{1_4} bis T_{i_4} hinweg gemeinsam mit einer konstanten Rampensteigung Δ_framp fortlaufend nach Art einer Rampe erhöht oder erniedrigt. Auf diese Weise kann die Erfassung von Störsignalen 16 zusätzlich vermindert werden.
Wie aus den 2a ersichtlich, werden die Radarsensoren 4.1 bis 4.4 von ihrer Steuerungseinrichtung 2 derart angesteuert, dass zwischen den Sendefrequenzen f_S4.1 bis f_S4.4 der Erregersignale S_4.1 bis S_4.4 jeweils ein Frequenz-Differenzwert Δf eingehalten wird. Damit kann eine gegenseitige Störung der von der gemeinsamen Steuerungseinrichtung angesteuerten Radarsensoren 4.1 bis 4.4 vermieden werden. Zudem bestimmt die Steuerungseinrichtung 2 die veränderlichen Zeitoffsets Δt_{1_4} bis Δt_{i_4} für die Radarsensoren 4.1 bis 4.4, um eine Störung durch disjunkte Radarsensoren 104.1 bis 104.4, die von der getrennten Steuerungseinrichtung 102 angesteuert werden, zu vermeiden. D. h. beide Störungsvermeidungsmaßnahmen können von derselben Steuerungseinrichtung 2 umgesetzt werden, so dass sich die Erfindung für ein kombiniertes Radarsensorsystem mit disjunkten und nichtdisjunkten Radarsensoren einsetzen lässt. Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass analog zu den Radarsensoren 4.1 bis 4.4 auch die Radarsensoren 4.5 bis 4.8 betrieben werden können, wie auch die Steuerungseinrichtung 102 der Radarsensoren 104.1 bis 104.8 analog zur Steuerungseinrichtung 2 betrieben werden kann.
Um eine in höchstem Maße zuverlässige und störungsfreie Erkennung von Objekten 12, insbesondere Menschen, im Arbeitsbereich 14 des Roboters 1 zu gewährleisten, sind erfindungsgemäß wenigstens zehn gleichzeitig betriebene berührungslose FMCW-Radarsensoren am Roboter 1, von denen der Übersichtlichkeit halber in 4 lediglich acht Radarsensoren 4.1 bis 4.8 exemplarisch gezeigt sind. Diese Radarsensoren werden durch eine gemeinsame Steuerungseinrichtung 2 angesteuert und tasten den Arbeitsbereich 14 des Roboters 1 mit einer Abtastfrequenz von vorzugsweise mehr als 10 Hz ab.
Bezugszeichenliste

1: Industrieroboter
2: Steuerungseinrichtung
4.1 - 4.8: Radarsensor
6: Sendeeinrichtung
8: Empfangseinrichtung
10: Robotersteuerung
12: Objekt/Mensch
14: Arbeitsbereich
16: Störsignal
16': Restpeak des Störsignals
18: Signal, das von Objekt 12 erzeugt wird
100: zweiter Industrieroboter
102: Steuerungseinrichtung
104.1 - 104.8: Radarsensoren
110: Robotersteuerung des zweiten Industrieroboters
S_4.1 - S_4.4: Erregersignal
S_104.1 - S_104.4: Erregersignal
M_4.1 - M_4.4: Messsignal
M_104.1 - M_104.4: Messsignal
T_{1_4} -T_{i_4}: Messzyklus
f_S4.1 - f_S4.4: Sendefrequenz
Δt_m: Messzeitdauer
f_M4.1 - f_M4.4: Empfangsfrequenz
I₁ - I_i: Messintervalle
Δt_{1_4} - Δt_{i_4}: Veränderliche Zeitoffseten
Δt_{1_104} - Δt_{i_104}: Veränderliche Zeitoffseten
t_{1_4} - t_{i_4}: Startzeitpunkte der Messzyklen
t_{1_104} - t_{i_104}: Startzeitpunkte der Messzyklen
Δf: Frequenz-Differenzwert
f_B4.1 - f_B4.4: Frequenzbereich
Δ_framp: Rampensteigung
A: Amplitude Messsignal

Claims

Verfahren zur Vermeidung von Messstörungen beim Betrieb eines Roboters (1) mit einer radarbasierten Kollisionserkennung, wobei der Roboter (1) wenigstens einen durch eine Steuerungseinrichtung (2) ansteuerbaren Radarsensor (4.1) besitzt, der eine Sendeeinrichtung (6) umfasst, die ein Erregersignal (S_4.1) mit einer sich während eines Messzyklus (T_{1_4}) verändernden Sendefrequenz (f_S4.1) aussendet, und der eine Empfangseinrichtung (8) aufweist, welche innerhalb einer vorgegebenen Messzeitdauer (Δt_m) nach dem Beginn des Aussendens des Erregersignals (S_4.1) zum Empfang eines Messsignals (M_4.1) aktiv ist, dessen Empfangsfrequenz (f_M4.1) innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs (f_B4.1) um die Sendefrequenz (f_S4.1) des ausgesandten Erregersignals (S_4.1) liegt, wobei der Frequenzbereich (f_B4.1) um ein Vielfaches kleiner ist als die Sendefrequenz (f_S4.1) des Erregersignals (S_4.1), dadurch gekennzeichnet, dass mehrere aufeinanderfolgende Messzyklen (T_{1_4} bis T_{i_4}) innerhalb von mehreren aufeinanderfolgenden Messintervallen (I₁, I₂, I₃) durchgeführt werden, die eine im Wesentlichen konstante Intervalllänge besitzen, und dass die Startzeitpunkte (t_{1_4} bis t_{i_4}) zweier aufeinander folgender Messzyklen (T_{1_4} bis T_{i_4}) bezogen auf den Zeitpunkt des Beginns eines Messintervalls (I₁, I₂, I₃) um einen veränderlichen Zeitoffset (Δt_{1_4} bis Δt_{i_4}) variiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zufällig veränderliche Zeitoffset (Δt_{1_4} bis Δt_{i_4}) größer ist als die vorgegebene Messzeitdauer (Δt_m) zwischen dem Aussenden des Erregersignals (S_4.1) und dem Empfang eines Messsignals (M_4.1) durch den Radarsensor (4.1).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aufeinanderfolgenden Messintervalle (I₁, I₂, I₃) gemittelt eine im Wesentlichen konstante Intervalllänge besitzen, wobei die Intervalllänge innerhalb vorgegebener Grenzen in der Weise verändert wird, dass diese über eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Messintervallen, vorzugsweise über 10 oder mehr Messintervalle (I₁, I₂, I₃) hinweg, stochastisch einem vorgegebenen festen Wert, insbesondere einer Zeitdauer von 250 µs, entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Empfangseinrichtung (8) des Radarsensors (4.1) in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Messintervallen (I₁, I₂, I₃) erfassten Messsignale (M_4.1) miteinander kombiniert, insbesondere aufaddiert, und zur Reduzierung von Störsignalen (16) gemittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zufällig veränderliche Zeitoffset (Δt_{1_4} bis Δt_{i_4}) nach jedem Messzyklus (T_{1_4}, T_{2_4}, T_{3_4}) zufällig neu bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Radarsensoren (4.1, 4.2) von der Steuerungseinrichtung (2) gemeinsam angesteuert werden, und deren Sendefrequenzen (f_S4.1, f_S4.2) sich zu Beginn eines Messzyklus (T_{1_4}) um einen vorgegebenen Frequenz-Differenzwert (Δf) unterscheiden und über die Dauer des Messzyklus (T_{1_4}) hinweg mit einer konstanten Rampensteigung (Δf_ramp) fortlaufend nach Art einer Rampe erhöht oder erniedrigt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenz-Differenzwert (Δf) um wenigstens das 100-fache größer ist, als der Frequenzbereich (f_B4.1, f_B4.2) um die Sendefrequenz (f_S4.1, f_S4.2) des jeweiligen Erregersignals (S_4.1, S_4.2) und/oder dass die Rampensteigung (Δf_ramp) größer als 10 MHz/µs ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zu dem wenigsten einen Radarsensor (4.1) disjunkter Radarsensor (40.1, 104.1) von einer von der Steuerungseinrichtung (2) getrennten zweiten Steuerungseinrichtung (20, 102) angesteuert wird, wobei ein aufgrund eines nahezu gleichzeitigen Aussendens von Erregersignalen (S₁, S_104.1) durch die disjunkten Radarsensoren (4.1, 40.1, 104.1) verursachtes Störsignal (16) durch Mittelung des Messsignals (M_4.1) des wenigstens einen Radarsensors (4.1) reduziert wird.
Roboter (1) umfassend eine Steuerungseinrichtung (2) und wenigstens einen von dieser angesteuerten Radarsensor (4.1), wobei der Radarsensor (4.1) eine Sendeeinrichtung (6) zum Aussenden eines Erregersignals (S_4.1) mit einer Sendefrequenz (f_S4.1) umfasst, welche sich innerhalb eines Messzyklus (T_{1_4}) ändert, und der eine Empfangseinrichtung (8) umfasst, um innerhalb einer vorgegebenen Messzeitdauer (Δt_m) nach dem Beginn des Aussendens des Erregersignals (S_4.1) ein Messsignal (M_4.1) zu empfangen, dessen Empfangsfrequenz (f_M4.1) innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs (f_B4.1) um die Sendefrequenz (f_S4.1) des ausgesandten Erregersignals (S_4.1) liegt, wobei der Frequenzbereich (f_B4.1) um ein Vielfaches kleiner ist als die Sendefrequenz (f_S4.1) des Erregersignals (S_4.1), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, mehrere aufeinanderfolgende Messzyklen (T_{1_4} bis T_{i_4}) innerhalb von mehreren aufeinanderfolgenden Messintervallen (I₁, I₂, I₃) durchzuführen, die eine im Wesentlichen konstante Intervalllänge besitzen, sowie die Startzeitpunkte (t_{1_4} bis t_{i_4}) zweier aufeinander folgender Messzyklen (T_{1_4} bis T_{i_4}) bezogen auf den Zeitpunkt des Beginns eines Messintervalls (I₁, I₂, I₃) um einen veränderlichen Zeitoffset (Δt_{1_4} bis Δt_{i_4}) zu variieren und in Abhängigkeit von den empfangenen Messsignalen (M_4.1) des Radarsensors (4.1) ein Objekt (12) im Arbeitsbereich des Roboters (1) zu erfassen.
Roboter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieser wenigstens zwei von der Steuerungseinrichtung (2) gemeinsam ansteuerbare Radarsensoren (4.1, 4.2) umfasst, wobei die Steuerungseinrichtung (2) eingerichtet ist, deren Sendefrequenzen (f_S4.1, f_S4.2) zu Beginn eines Messzyklus (T_{1_4}) um einen vorgegebenen Frequenz-Differenzwert (Δf ) abweichend voneinander einzustellen und deren Sendefrequenzen (f_S4.1, f_S4.2) über die Dauer eines Messzyklus (T_{1_4}) hinweg mit einer konstanten Rampensteigung (Δf_ramp) fortlaufend nach Art einer Rampe zu erhöhen oder zu erniedrigen.
Roboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zumindest einen weiteren Radarsensor (40.1) umfasst, der durch eine weitere Steuerungseinrichtung (20) unabhängig von der ersten Steuerungseinrichtung (2) ansteuerbar ist, wobei die weitere Steuerungseinrichtung (20) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von den empfangenen Messsignalen des weiteren Radarsensors (40.1) ein Objekt (12) im Arbeitsbereich (14) des Roboters (1) zu erfassen, wobei zumindest eine der Steuerungseinrichtungen (2, 20) dazu eingerichtet ist, ein aufgrund eines nahezu gleichzeitigen Aussendens von Erregersignalen (S_4.1, S_104.1) durch die disjunkten Radarsensoren (4.1, 104.1) verursachtes Störsignal (16) durch Mittelung des Messsignals (M_4.1) zumindest eines der Radarsensoren (4.1) zu reduzieren.