DE102017108618A1 - Verfahren zum Betätigen eines Roboters - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betätigen eines Roboters, der Roboter aufweisend eine Steuereinrichtung, einen Manipulator, einen Effektor und eine aktivierbare und/oder deaktivierbare Schutzvorrichtung für den Effektor, die Schutzvorrichtung aufweisend eine biegeschlaffe Hülle, die wenigstens einen befüllbaren und/oder evakuierbaren Druckraum begrenzt, wenigstens einen Drucksensor zum Erfassen eines Drucks in dem wenigstens einen Druckraum und ein Lichtmodul zum Beleuchten der Hülle, wobei nach einem Aktivieren der Schutzvorrichtung ein Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung und ein Sicherheitszustand des Roboters festgestellt werden und unter Berücksichtigung des Sicherheitszustands der Schutzvorrichtung und des Sicherheitszustands des Roboters ein Gesamtsicherheitszustand festgestellt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betätigen eines Roboters, der Roboter aufweisend eine Steuereinrichtung, einen Manipulator, einen Effektor und eine aktivierbare und/oder deaktivierbare Schutzvorrichtung für den Effektor, die Schutzvorrichtung aufweisend eine biegeschlaffe Hülle, die wenigstens einen befüllbaren und/oder evakuierbaren Druckraum begrenzt, wenigstens einen Drucksensor zum Erfassen eines Drucks in dem wenigstens einen Druckraum und ein Lichtmodul zum Beleuchten der Hülle.
  • Aus der DE 10 2006 044 071 A1 sind ein Roboter mit einer Manipulatoreinrichtung sowie eine Roboter-Schutzeinrichtung bekannt, die die Manipulatoreinrichtung zumindest teilweise umgibt, wobei das Volumen der Schutzeinrichtung zur Anpassung an die Arbeitsbedingungen und/oder zur Dämpfung eines Aufpralls durch Zuführen bzw. Ablassen eines Fluids veränderbar ist. Die Schutzeinrichtung kann einen kompressiblen Kunststoff aufweisen und elastisch eine Kollision dämpfen. Die Schutzeinrichtung kann mit einer Halteeinrichtung, die elastische Bänder aufweist, umgeben sein. Die Schutzeinrichtung kann einen Drucksensor zum Detektieren einer Druckänderung des Fluids aufweisen.
  • Aus der am 17.03.2016 angemeldeten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2016 104 940.9 ist eine Schutzvorrichtung bekannt für einen Effektor eines Manipulators, wobei die Schutzvorrichtung eine biegeschlaffe Hülle aufweist und die Hülle einen befüllbaren und/oder evakuierbaren Druckraum begrenzt. Die Schutzvorrichtung kann wenigstens einen Drucksensor zum Erfassen eines Drucks in dem Druckraum aufweisen.
  • Außerdem ist aus der am 17.03.2016 angemeldeten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2016 104 940.9 eine Verfahren bekannt zum Betätigen einer Vorrichtung zum Manipulieren von Werkstücken, die Vorrichtung aufweisend einen Manipulator mit einem Effektor und eine derartige Schutzvorrichtung, wobei der Druckraum befüllt wird, wenn eine Manipulation eines Werkstücks nicht vorgesehen ist und/oder der Druckraum evakuiert wird, wenn eine Manipulation eines Werkstücks vorgesehen ist. Ein Druck in dem Druckraum kann erfasst werden, um einen Druck in dem Druckraum zu kontrollieren. Ein Druck in dem Druckraum kann erfasst werden, um eine Kollision festzustellen.
  • Aus der am 16.03.2017 angemeldeten internationalen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen PCT/EP2017/056295 ist eine Schutzvorrichtung bekannt für einen Effektor eines Manipulators, wobei die Schutzvorrichtung eine Hülle aufweist, wobei die Hülle mehrere Kammern aufweist. Die Schutzvorrichtung kann eine informationstechnische Benutzerschnittstelle aufweisen. Die Benutzerschnittstelle kann zur Informationsausgabe dienen. Die Benutzerschnittstelle kann ein Lichtmodul aufweisen. Mithilfe des Lichtmoduls kann Licht unterschiedlicher und/oder wechselnder Farbe erzeugbar sein. Die Benutzerschnittstelle kann zur Informationseingabe dienen. Die Schutzvorrichtung kann eine biegeschlaffe Hülle aufweisen und die Hülle kann wenigstens einen befüllbaren und/oder evakuierbaren Druckraum begrenzen.
  • Außerdem ist aus der am 16.03.2017 angemeldeten internationalen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen PCT/EP2017/056295 ein Verfahren bekannt zum Betätigen einer Vorrichtung zum Manipulieren von Werkstücken, die Vorrichtung aufweisend einen Manipulator mit einem Effektor und eine derartige Schutzvorrichtung, wobei der wenigstens eine Druckraum befüllt und wenigstens ein erstes Zugmittel freigegeben wird, wenn eine Manipulation eines Werkstücks nicht vorgesehen ist und/oder der wenigstens eine Druckraum evakuiert und das wenigstens eine erste Zugmittel mithilfe des Aktuators mit einer Zugkraft beaufschlagt wird, wenn eine Manipulation eines Werkstücks vorgesehen ist. Eine Statusinformation kann signalisiert werden. Die Statusinformation kann sich auf ein Werkstück, die Hülle, einen Sicherheitszustand, einen Fehlerzustand und/oder eine erforderliche Interaktion beziehen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Der Roboter kann ein Industrieroboter sein. Der Roboter kann programmierbar sein. Der Roboter kann zum Handhaben, Montieren und/oder Bearbeiten von Werkstücken dienen.
  • Die Steuereinrichtung kann eine elektrische und/oder elektronische Steuereinrichtung sein. Die Steuereinrichtung kann eine Recheneinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann eine Speichereinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann wenigstens einen Signaleingang und/oder wenigstens einen Signalausgang aufweisen. Die Steuereinrichtung kann zum Kontrollieren des Roboters dienen. Die Steuereinrichtung kann zum Kontrollieren einer Bewegung des Manipulators, einer Betätigung des Effektors und/oder der Schutzvorrichtung dienen. Die Steuereinrichtung kann zum Kontrollieren eines Aktivierens und/oder Deaktivierens der Schutzvorrichtung dienen. Die Steuereinrichtung kann zum Kontrollieren eines Befüllens und/oder Evakuierens der Schutzvorrichtung dienen. Der Steuereinrichtung kann ein Signal des wenigstens einen Drucksensors zur Verfügung stehen. Die Steuereinrichtung kann dazu dienen, einen Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung, einen Sicherheitszustand des Roboters und/oder einen Gesamtsicherheitszustand festzustellen. Die Steuereinrichtung kann baulich zusammengefasst sein. Die Steuereinrichtung kann baulich verteilt sein. Wenn die Steuereinrichtung baulich verteilt ist, können Steuereinrichtungsteile miteinander signalleitend verbunden sein. Wenigstens ein Steuereinrichtungsteil kann an der Schutzeinrichtung angeordnet sein.
  • Der Manipulator kann mehrere Armabschnitte aufweisen. Die Armabschnitte können gelenkig verbunden sein. Der Manipulator kann Drehmomentsensoren aufweisen. Signale der Drehmomentsensoren können der Steuereinrichtung zur Verfügung stehen.
  • Der Effektor kann zum Handhaben, Montieren und/oder Bearbeiten von Werkstücken dienen. Der Effektor kann ein Greifer sein. Der Effektor kann ein Werkzeug sein.
  • Die Schutzvorrichtung kann dazu dienen, vor dem Effektor und/oder vor einem an dem Effektor befindlichen Werkstück zu schützen. Die Schutzvorrichtung kann dazu dienen den Effektor und/oder ein an dem Effektor befindliches Werkstück zu schützen. Die Schutzvorrichtung kann dazu dienen, Menschen zu schützen. Die Schutzvorrichtung kann ein Beaufschlagungsmodul zum Befüllen und/oder Evakuieren des Druckraums aufweisen. Das Beaufschlagungsmodul kann eine Druckerzeugungsvorrichtung aufweisen. Die Druckerzeugungsvorrichtung kann zum Erzeugen von Überdruck und/oder Unterdruck dienen. Das Beaufschlagungsmodul kann wenigstens ein Ventil aufweisen. Das wenigstens eine Ventil kann elektrisch, elektromotorisch, elektromagnetisch und/oder pneumatisch betätigbar sein. Die Schutzvorrichtung kann auch als Airbag-Sicherheitssystem bezeichnet werden.
  • Die Hülle kann zumindest abschnittsweise elastisch sein. Die Hülle kann zumindest abschnittsweise einen niedrigen Elastizitätsmodul aufweisen. Die Hülle kann zumindest abschnittsweise eine geringe Dehnsteifigkeit aufweisen. Die Hülle kann bei Kraft- und/oder Momentbeanspruchung stark verformbar sein. Die Hülle kann zumindest abschnittsweise aus einem textilen Material hergestellt sein. Die Hülle kann zumindest abschnittsweise aus einem Gewebe hergestellt sein. Die Hülle kann zumindest abschnittsweise aus Polyamid hergestellt sein. Die Hülle kann zumindest abschnittsweise transparent oder transluzent sein. Die Hülle kann wenigstens einen Abschnitt mit einer höheren Elastizität und wenigstens einen Abschnitt mit einer geringeren Elastizität aufweisen. Die Hülle kann zumindest abschnittsweise verstärkt sein. Die Hülle kann wenigstens ein Verstärkungselement aufweisen. Die Hülle kann bei befülltem Druckraum eine doppelwandige Form aufweisen. Der befüllte Druckraum kann einen ringförmigen Querschnitt aufweisen. Die Hülle kann bei befülltem Druckraum eine haubenartige Form aufweisen. Die Hülle kann bei befülltem Druckraum eine tonnenartige Form aufweisen. Die Hülle kann bei evakuiertem Druckraum eine rundschalartige Form aufweisen. Die Hülle kann einen festen Endabschnitt und einen freien Endabschnitt aufweisen. Die Hülle kann aus einem Teil hergestellt sein. Die Hülle kann mehrere miteinander verbundene Teile aufweisen. Die Hülle kann mithilfe des Lichtmoduls zumindest abschnittsweise beleuchtbar sein. Die Hülle kann mithilfe des Lichtmoduls von innen beleuchtbar sein. Die Hülle kann mithilfe des Lichtmoduls von außen beleuchtbar sein. Die Hülle kann auch als Airbag bezeichnet werden.
  • Der wenigstens eine Druckraum kann mit einem Gas, insbesondere Luft, befüllbar sein. Der wenigstens eine Druckraum kann zumindest annähernd gasdicht, insbesondere luftdicht, sein. Aus dem wenigstens einen Druckraum kann Gas, insbesondere Luft, absaugbar sein. Der wenigstens eine Druckraum kann wenigstens einen Einlass aufweisen. Der wenigstens eine Druckraum kann wenigstens einen Auslass aufweisen. Der wenigstens eine Druckraum kann wenigstens einen kombinierten Ein-/Auslass aufweisen. Der wenigstens eine Drucksensor kann mit der Steuereinrichtung signalleitend verbunden sein.
  • Das Lichtmodul kann zur Statusprojektion dienen. Das Lichtmodul kann wenigstens ein Leuchtmittel aufweisen. Das wenigstens eine Leuchtmittel kann eine LED sein. Das Lichtmodul kann mit der Steuereinrichtung signalleitend verbunden sein. Das Lichtmodul kann wenigstens einen elektrischen Leistungseingang aufweisen. Das Lichtmodul kann wenigstens einen elektrischen Energiespeicher aufweisen. Das Lichtmodul kann wenigstens einen elektrischen Signaleingang aufweisen. Das Lichtmodul kann wenigstens einen elektrischen Signalausgang aufweisen. Das Lichtmodul kann wenigstens ein Objektiv aufweisen. Das Lichtmodul kann innerhalb der Hülle angeordnet sein. Das Lichtmodul kann innen an der Hülle angeordnet sein. Das Lichtmodul kann außerhalb der Hülle angeordnet sein. Das Lichtmodul kann außen an der Hülle angeordnet sein. Mithilfe des Lichtmoduls kann Licht unterschiedlicher Farbe erzeugbar sein. Mithilfe des Lichtmoduls kann Licht wechselnder Farbe erzeugbar sein. Mithilfe des Lichtmoduls kann rotes, blaues und/oder gelbes Licht erzeugbar sein. Mithilfe des Lichtmoduls können Mischfarben aus rotem, blauem und/oder gelbem Licht erzeugbar sein. Mithilfe des Lichtmoduls können zeitliche Lichtmuster erzeugbar sein. Mithilfe des Lichtmoduls kann blinkendes Licht und/oder Dauerlicht erzeugbar sein. Mithilfe des Lichtmoduls können Kommunikationszeichen darstellbar sein. Kommunikationszeichen können Grafiken und/oder Abbildungen sein.
  • Die Schutzvorrichtung kann aktiviert werden, wenn eine Betätigung des Manipulators nicht vorgesehen ist. Eine Betätigung eines Greifers kann ein Öffnen und/oder Schließen sein. Zum Aktivieren der Schutzvorrichtung kann von der Steuereinrichtung ein Aktivierungssignal an die Schutzvorrichtung übermittelt werden. Nach einem Aktivieren kann der Druckraum befüllt und die Hülle in eine Schutzposition gebracht werden. In der Schutzposition kann die Hülle schützend um den Effektor angeordnet sein. Die Schutzvorrichtung kann deaktiviert werden, wenn eine Betätigung des Manipulators vorgesehen ist. Zum Deaktivieren der Schutzvorrichtung kann von der Steuereinrichtung ein Deaktivierungssignal an die Schutzvorrichtung übermittelt werden. Nach einem Deaktivieren kann der Druckraum evakuiert und die Hülle in eine Freigabeposition gebracht werden. In der Freigabeposition kann die Hülle von dem Effektor zurückgezogen sein.
  • Ein Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung kann positiv oder negativ sein. Bei einem positiven Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung kann eine Schutzwirkung der Schutzvorrichtung gewährleistet sein. Bei einem negativen Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung kann eine Schutzwirkung der Schutzvorrichtung nicht gewährleistet sein. Ein Sicherheitszustand des Roboters kann positiv oder negativ sein. Bei einem positiven Sicherheitszustand des Roboters kann eine Schutzwirkung der Schutzvorrichtung gewährleistet sein. Bei einem negativen Sicherheitszustand des Roboters kann eine Schutzwirkung der Schutzvorrichtung nicht gewährleistet sein. Ein Gesamtsicherheitszustand kann positiv oder negativ sein. Bei einem positiven Gesamtsicherheitszustand kann eine Systemsicherheit gewährleistet sein. Bei einem negativen Gesamtsicherheitszustand kann eine Systemsicherheit nicht gewährleistet sein.
  • Zum Feststellen des Gesamtsicherheitszustands kann eine Information über den Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung von der Schutzvorrichtung an den Roboter übermittelt werden. Zum Feststellen des Gesamtsicherheitszustands kann eine Information über den Sicherheitszustand des Roboters von dem Roboter an die Schutzvorrichtung übermittelt werden.
  • Ein positiver Gesamtsicherheitszustand kann festgestellt werden, wenn ein positiver Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung und ein positiver Sicherheitszustand des Roboters festgestellt wird. Ein negativer Gesamtsicherheitszustand kann festgestellt werden, wenn ein negativer Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung und/oder ein negativer Sicherheitszustand des Roboters festgestellt wird.
  • Ein positiver Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung kann festgestellt werden, wenn bei einem Befüllen des wenigstens einen Druckraums ein vorbestimmter erster Druckgrenzwert nach einem ersten Zeitgrenzwert und vor einem zweiten Zeitgrenzwert erreicht wird. Der erste Druckgrenzwert kann derart gewählt werden, dass damit eine Schutzwirkung der Hülle gewährleistet ist. Der erste Zeitgrenzwert kann derart gewählt werden, dass ein vollständiges Befüllen des wenigstens einen Druckraums gewährleistet ist. Der zweite Zeitgrenzwert kann derart gewählt werden, dass ein Dichtheit des wenigstens einen Druckraums gewährleistet ist.
  • Ein negativer Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung kann festgestellt werden, wenn bei einem Befüllen des wenigstens einen Druckraums ein vorbestimmter erster Druckgrenzwert vor einem ersten Zeitgrenzwert oder nach einem zweiten Zeitgrenzwert erreicht wird. Wenn der erste Druckgrenzwert vor dem ersten Zeitgrenzwert erreicht wird, kann damit ein nicht vollständiges Befüllen des wenigstens einen Druckraums, beispielsweise aufgrund Festhängens der Hülle oder Kollision der Hülle, festgestellt werden. Wenn der erste Druckgrenzwert nach dem zweiten Zeitgrenzwert erreicht wird, kann damit eine Undichtheit der Hülle festgestellt werden.
  • Bei einem Erreichen des vorbestimmten ersten Druckgrenzwerts vor dem ersten Zeitgrenzwert kann der wenigstens eine Druckraum evakuiert und wieder befüllt werden. Wenn dann der vorbestimmte erste Druckgrenzwert nach einem ersten Zeitgrenzwert und vor einem zweiten Zeitgrenzwert erreicht wird, kann ein positiver Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung festgestellt werden. Wenn der vorbestimmte erste Druckgrenzwert wieder vor dem ersten Zeitgrenzwert erreicht wird, kann der wenigstens eine Druckraum wieder evakuiert und wieder befüllt werden. Dieser Vorgang kann gegebenenfalls mehrfach wiederholt werden. Wenn der vorbestimmte erste Druckgrenzwert nach einer vorbestimmten Anzahl erfolgloser Versuche wieder vor dem ersten Zeitgrenzwert erreicht wird, kann ein negativer Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung festgestellt werden.
  • Ausgehend von einem positiven Gesamtsicherheitszustand kann ein negativer Gesamtsicherheitszustand festgestellt werden, wenn ausgehend von einem positiven Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung ein negativer Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung und/oder ausgehend von einem positiven Sicherheitszustand des Roboters ein negativer Sicherheitszustand des Roboters festgestellt wird.
  • Ausgehend von einem positiven Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung kann ein negativer Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung festgestellt werden, wenn in dem wenigstens einen Druckraum ein vorbestimmter zweiter Druckgrenzwert überschritten wird. Der vorbestimmte zweite Druckgrenzwert kann derart gewählt werden, dass damit eine Kollision erkannt wird.
  • Ausgehend von einem positiven Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung kann ein negativer Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung festgestellt und der wenigstens eine Druckraum evakuiert werden, wenn in dem wenigstens einen Druckraum ein vorbestimmter dritter Druckgrenzwert für eine einen vorbestimmten dritten Zeitgrenzwert übersteigende Zeit überschritten wird. Der vorbestimmte dritte Druckgrenzwert und der vorbestimmte dritte Zeitgrenzwert können derart gewählt werden, dass damit eine Klemmung erkannt wird.
  • Ausgehend von einem positiven Sicherheitszustand des Roboters kann ein negativer Sicherheitszustand des Roboters festgestellt werden, wenn an dem Manipulator ein vorbestimmter Drehmomentgrenzwert überschritten wird. Der vorbestimmte Drehmomentgrenzwert kann derart gewählt werden, dass damit eine Kollision erkannt wird.
  • Ausgehend von einem negativen Gesamtsicherheitszustand kann eine Benutzereingabe festgestellt werden, wenn in dem wenigstens einen Druckraum ein vorgegebenes Druckwertmuster festgestellt wird. Das vorgegebene Druckwertmuster kann durch Drücken eines Benutzers auf die Hülle generiert werden. Das vorgegebene Druckwertmuster kann durch ununterbrochenes, ein oder mehrmalig unterbrochenes Drücken und/oder zeitlich abgestimmtes Drücken generiert werden. Bei einem vorgegebenen Druckwertmuster kann ein positiver Gesamtsicherheitszustand festgestellt werden.
  • Der Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung, der Sicherheitszustand des Roboters und/oder der Gesamtsicherheitszustand kann mithilfe des Lichtmoduls signalisiert werden. Der Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung, der Sicherheitszustand des Roboters und/oder der Gesamtsicherheitszustand kann mithilfe eines Blinksignals und/oder eines Farbsignals signalisiert werden.
  • Ein positiver Gesamtsicherheitszustand kann durch dauerhaft grünes Beleuchten der Hülle signalisiert werden. Ein negativer Gesamtsicherheitszustand kann durch dauerhaft rotes Beleuchten der Hülle signalisiert werden. Die Hülle blinkend rot beleuchtet werden, wenn der wenigstens eine Druckraum der Hülle evakuiert ist. Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Verfahren zum Betreiben eines und Interagieren mit einem Airbag-Sicherheitssystems für robotische Endeffektoren, insbesondere eine Interaktion und Zustandsüberwachung über Drucksensorik.
  • Zur Überwachung des Zustands, ob Sicherheit durch den Airbag gewährleistet wird, können Drucksensoren, vorzugsweise zwei Drucksensoren, eingesetzt werden, welche den Druck im Druckraum des Airbags überwachen. Ferner können Roboter und Airbag über drei Signale miteinander kommunizieren. (1) Airbag ist sicher oder nicht (von Airbag an Roboter); (2) Roboter ist sicher oder nicht (von Roboter an Airbag); (3) Aktivierung des Airbags (von Roboter an Airbag). Dadurch sind Sicherheitsmechanismen möglich.
  • Verschiedene Schutzverfahren/-algorithmen zum Betreiben eines Airbag-Sicherheitssystems für robotische Endeffektoren zum Schutz vor scharfen Kanten mit implementierter Drucksensorik zur Drucküberwachung und Lichteinrichtung zur Kommunikation des Roboterstatus an einen Bediener in einem Arbeitsraum des Roboters können bereitgestellt werden. Insbesondere können Methodiken zur Überwachung eines erfolgreichen Aktivierens des Airbags, einer Kollisionsdetektion, einer möglichen Interaktion über Drucksensorik mit dem Bediener sowie eine unkomplizierte Kommunikation zwischen Airbag und Roboter bereitgestellt werden.
  • Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
  • Mit der Erfindung wird eine Sicherheit erhöht. Ein Aufwand, wie Bauaufwand und/oder Kostenaufwand, zur Gewährleistung einer Sicherheit wird reduziert. Eine Kommunikation von/zu einer Bedienperson wird vereinfacht. Eine Signalwahrnehmbarkeit wird erleichtert. Eine Prozesssicherheit wird erhöht. Ein Verletzungsrisiko wird reduziert. Ein Beschädigungsrisiko wird reduziert. Sich überschneidende Arbeitsbereiche Mensch/Roboter werden ermöglicht. Eine Arbeitsgeschwindigkeit ist erhöhbar. Ein Aufwand, wie Kosten-, Bau-, Sensorik- und/oder Rechenaufwand, wird reduziert. Fehlauslösungen von Schutzsystemen werden vermieden. Es wird ein Schutz vor einem Effektor ermöglicht. Es wird ein Schutz vor einem Effektor und einem an dem Effektor befindlichen Werkstück ermöglicht. Eine Mensch-Roboter-Kollaboration wird verbessert. Auch bei geschütztem Effektor kann ein Effektorstatus signalisiert werden. Eine Produktion wird verbessert.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
  • Der Roboter schickt vor Bewegung an einen Airbag das Signal zur Aktivierung des Airbags an dessen Steuereinrichtung. Bei Aufblasen des Airbags wird überwacht, wie schnell der Druckraum einen gewissen Druckschwellwert erreicht hat. Wird dieser Schwellwert zu schnell erreicht, wird davon ausgegangen, dass der Airbag sich nicht anständig aufblasen konnte, weil Gegenstände (eine Hand des Benutzers oder ein Werkstück) im Weg sind. Wird also der Schwellwert zu früh erreicht, wird das Aufblasen unterbrochen und die Luft wieder abgelassen. Im Anschluss kann ein erneutes Aufblasen des Airbags versucht werden, welches nach einer gewissen Anzahl an Fehlversuchen automatisch unterbrochen wird. In diesem Fall wird das Signal „Airbag unsicher“ an den Roboter geschickt. Wird der Druckschwellwert langsamer als in der vorab definierten Zeit erreicht, ist davon auszugehen, dass der Airbag anständig aufgeblasen wurde. Überschreitet die Dauer zum Aufblasen jedoch einen weiteren Zeitschwellwert, ist von einer Fehlfunktion des Airbags, beispielsweise durch eine undichte Stelle, auszugehen. Dieser sollte in diesem Fall komplett deaktiviert und auf seine Funktionstüchtigkeit überprüft werden.
  • Wird nach dem erfolgreichen Aufblasen der Druckschwellwert erreicht und wurde dieser Druckschwellwert innerhalb eines gewissen Zeitrahmens erreicht, so ist die Funktionstüchtigkeit des Airbags gegeben. Dieser sendet somit an den Roboter das Signal „Airbag sicher“. Befindet sich der Roboter abhängig von seinem Betriebsmodus ebenfalls in einem Zustand, welcher ungefährlich für einen Bediener in der Umgebung des Roboters wäre, schickt dieser den Zustand an den Airbag. Die Applikation ist somit sicher, die Gesamtsicherheit des Systems ist gewährleistet. Dies kann beispielsweise über ein dauerhaft grünes Leuchten des Airbags an den Bediener in der Umgebung des Roboters kommuniziert werden. Ist die Sicherheit durch den Roboter nicht gegeben, so leuchtet der Airbag dauerhaft rot zur Kommunikation des Zustands an den Bediener.
  • Vor Aktivierung des Airbags (unaufgeblasen) kann dieser Zustand („Airbag nicht aufgeblasen“) an den Benutzer bspw. durch ein rotes Blinken des Airbags kommuniziert werden.
  • Ist der Airbag erfolgreich aufgeblasen worden und der Roboter sicher und somit die Gesamtsicherheit des Gesamtsystems gewährleistet, darf der Roboter verfahren. Kommt es dabei zu einer unbekannten Kollision, welche bspw. über die Drehmomentensensorik des Roboters erfasst werden kann, so sendet der Roboter an den Airbag das Signal „Roboter nicht sicher“, und stoppt sofort seine Bewegung. Die Farbe des Airbags schaltet bspw. von dauerhaft grün auf dauerhaft rot und kommuniziert dem Bediener, dass die Sicherheit des Gesamtsystems nicht mehr gegeben ist, weil eine Kollision erkannt wurde und warum der Roboter gestoppt hat.
  • Der Zustand der Kollision kann ebenfalls durch die Drucksensorik des Airbags erfasst werden. Überschreitet der Druckwert einen gewissen Differenz-Druckschwellwert innerhalb einer gewissen Zeit, so ist von einer Kollision auszugehen, der Airbag kommuniziert an den Roboter „Airbag nicht sicher“ und schaltet seine Farbe auf dauerhaft rot.
  • Fährt der Roboter mit dem aktivierten, sicheren Airbag langsam auf einen Gegenstand, so kommt es zu einem Anstieg des Drucks. Wird ein gewisser Druckschwellwert des Airbags überschritten, so ist von einem Kontakt mit einem festen Gegenstand auszugehen, der Airbag kommuniziert an den Roboter „Airbag nicht sicher“ und schaltet seine Farbe auf dauerhaft rot und der Roboter stoppt unmittelbar seine Bewegung. Wird dieser Druckschwellwert länger als ein definierter Zeitschwellwert überschritten, so ist davon auszugehen, dass eine Klemmung bspw. mit der Hand dauerhaft besteht und der Airbag lässt folgerichtig die Luft ab, um die Klemmung freizugeben. So wird stets eine Klemmung mit dem Werkstück oder Greifer verhindert. Der Airbag kommuniziert seine Deaktivierung wieder über rotes Blinken an den Bediener.
  • Befindet sich das Gesamtsystem in einem unsicheren Zustand (dauerhaft rot leuchtend), bspw. durch eine Kollisionserkennung durch den Airbag oder durch den Roboter oder weil der Maximal-Druckschwellwert überschritten wurde (jedoch nicht dauerhaft), so kann das Zurückschalten dessen Sicherheit über eine Kommunikation des Bedieners mit dem Airbag erfolgen. Dazu übt der Bediener einen kurzen Anstieg des Drucks innerhalb einer gewissen Zeit auf den Airbag aus - bspw. durch kurzes Drücken auf den Airbag - ähnlich zu einer Kollision. Dies wird von dem Airbag erkannt, und dieser schaltet zurück in den Sicherheitsmodus. Dieses kurze Drücken kann auch ein zweimaliges/ mehrmaliges kurzes Zusammendrücken sein, bzw. kann dies als weiteres Bediensignal verwendet werden.
  • Vor Verfahren verschickt der Roboter ein Airbagaktivierungssignal. Der Airbag bläst auf und überprüft, ob er richtig aufgeblasen wurde. Wurde das Aufblasen gestört bzw. ein Schwelldruck nicht erreicht oder ein weiterer überschritten, so deaktiviert sich der Airbag wieder. Er versucht zweimal erneut eine Aktivierung, falls nicht erfolgreich bricht er ab und wartet auf weitere Signale vom Roboter. In diesem Zustand blinkt er rot. Ist er erfolgreich aktiviert worden und der Roboter sendet ein Signal „Roboter sicher“, so leuchtet der Airbag grün und der Roboter darf verfahren. Der Roboter mit Airbag führt jetzt eine Montageaufgabe durch. Vor jedem Verfahren wird der Airbag aktiviert, vor jedem Aufnehmen/Ablegen/Montieren von scharfkantigen Werkstücken wird der Airbag deaktiviert zur Freigabe des Greifers. Hält der Bediener im Arbeitsraum seine Hand auf den aktivierten Airbag um den Roboter anzuhalten, detektiert der Airbag über die Drucksensorik eine Kollision, hält den Roboter an und schaltet auf dauerhaft leuchtend rot. Diese Kollision kann ebenfalls über die integrierte Sensorik des Roboters erkannt werden. Der Benutzer kann jetzt durch einmaliges Drücken auf den Roboter das Gesamtsystem wieder in den Modus „Sicher“ schalten, der Airbag schaltet auf dauerhaft leuchtend Grün und das Verfahren des Roboters wird freigegeben. Fährt der Roboter beim Fügen in Richtung Tisch, der Benutzer hat jedoch noch seine Hand dazwischen, so wird dies über einen Druckanstieg erkannt. Der Airbag schaltet auf dauerhaft leuchtend rot und hält den Roboter an. Besteht die Klemmung und damit das überhöhte Drucksignal weiterhin, lässt der Airbag seine Luft ab und gibt die Klemmung frei.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006044071 A1 [0002]

Claims (16)

  1. Verfahren zum Betätigen eines Roboters, der Roboter aufweisend eine Steuereinrichtung, einen Manipulator, einen Effektor und eine aktivierbare und/oder deaktivierbare Schutzvorrichtung für den Effektor, die Schutzvorrichtung aufweisend eine biegeschlaffe Hülle, die wenigstens einen befüllbaren und/oder evakuierbaren Druckraum begrenzt, wenigstens einen Drucksensor zum Erfassen eines Drucks in dem wenigstens einen Druckraum und ein Lichtmodul zum Beleuchten der Hülle, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Aktivieren der Schutzvorrichtung ein Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung und ein Sicherheitszustand des Roboters festgestellt werden und unter Berücksichtigung des Sicherheitszustands der Schutzvorrichtung und des Sicherheitszustands des Roboters ein Gesamtsicherheitszustand festgestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Feststellen des Gesamtsicherheitszustands eine Information über den Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung von der Schutzvorrichtung an den Roboter und eine Information über den Sicherheitszustand des Roboters von dem Roboter an die Schutzvorrichtung übermittelt wird.
  3. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein positiver Gesamtsicherheitszustand festgestellt wird, wenn ein positiver Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung und ein positiver Sicherheitszustand des Roboters festgestellt wird und andernfalls ein negativer Gesamtsicherheitszustand festgestellt wird.
  4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein positiver Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung festgestellt wird, wenn bei einem Befüllen des wenigstens einen Druckraums ein vorbestimmter erster Druckgrenzwert nach einem ersten Zeitgrenzwert und vor einem zweiten Zeitgrenzwert erreicht wird.
  5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein negativer Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung festgestellt wird, wenn bei einem Befüllen des wenigstens einen Druckraums ein vorbestimmter erster Druckgrenzwert vor einem ersten Zeitgrenzwert oder nach einem zweiten Zeitgrenzwert erreicht wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Erreichen des vorbestimmten ersten Druckgrenzwerts vor dem ersten Zeitgrenzwert der wenigstens eine Druckraum evakuiert und wieder befüllt wird und ein negativer Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung erst festgestellt wird, wenn beim Befüllen des wenigstens einen Druckraums der vorbestimmte erste Druckgrenzwert wieder vor einem ersten Zeitgrenzwert erreicht wird.
  7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem positiven Gesamtsicherheitszustand ein negativer Gesamtsicherheitszustand festgestellt wird, wenn ausgehend von einem positiven Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung ein negativer Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung und/oder ausgehend von einem positiven Sicherheitszustand des Roboters ein negativer Sicherheitszustand des Roboters festgestellt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem positiven Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung ein negativer Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung festgestellt wird, wenn in dem wenigstens einen Druckraum ein vorbestimmter zweiter Druckgrenzwert überschritten wird.
  9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem positiven Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung ein negativer Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung festgestellt und der wenigstens eine Druckraum evakuiert wird, wenn in dem wenigstens einen Druckraum ein vorbestimmter dritter Druckgrenzwert für eine einen vorbestimmten dritten Zeitgrenzwert übersteigende Zeit überschritten wird.
  10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem positiven Sicherheitszustand des Roboters ein negativer Sicherheitszustand des Roboters festgestellt wird, wenn an dem Manipulator ein vorbestimmter Drehmomentgrenzwert überschritten wird.
  11. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem negativen Gesamtsicherheitszustand eine Benutzereingabe festgestellt wird, wenn in dem wenigstens einen Druckraum ein vorgegebenes Druckwertmuster festgestellt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem vorgegebenen Druckwertmuster ein positiver Gesamtsicherheitszustand festgestellt wird.
  13. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung, der Sicherheitszustand des Roboters und/oder der Gesamtsicherheitszustand mithilfe des Lichtmoduls signalisiert wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitszustand der Schutzvorrichtung, der Sicherheitszustand des Roboters und/oder der Gesamtsicherheitszustand mithilfe eines Blinksignals und/oder eines Farbsignals signalisiert wird.
  15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein positiver Gesamtsicherheitszustand durch dauerhaft grünes und/oder ein negativer Gesamtsicherheitszustand durch dauerhaft rotes Beleuchten der Hülle signalisiert wird.
  16. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle blinkend rot beleuchtet wird, wenn der wenigstens eine Druckraum der Hülle evakuiert ist.
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