DE102019124720B3 - Online conformity analysis and conformity marking for robots - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Robotermanipulator (1), verbunden mit einer Ausgabeeinheit (5) und mit einer Recheneinheit (7), wobei eine Anforderungsschnittstelle (11) zum Bereitstellen von Konformitätsanforderungen, eine Informationsschnittstelle (13) zum Bereitstellen von Systemeigenschaften und eine Aufgabenschnittstelle (15) zum Bereitstellen einer Aufgabe ausgeführt ist, wobei die Recheneinheit (7) dazu ausgeführt ist, eine Situationsanalyse auf Basis der Aufgabe durchzuführen, eine Lösung zum Ausführen der Aufgabe auf Basis eines Vergleichs der Konformitätsanforderungen mit dem Residualrisiko zu ermitteln, eine Dokumentation auf Basis der Aufgabe und/oder der Lösung zu erzeugen und die Dokumentation zusammen mit einem Signal zum Ausgeben eines Konformitätskennzeichens an die Ausgabeeinheit (5) zu übermitteln, und die Roboterglieder und/oder den Endeffektor (3) zum Ausführen der Aufgabe gemäß der Lösung anzusteuern.The invention relates to a robot manipulator (1), connected to an output unit (5) and to a computing unit (7), with a requirements interface (11) for providing conformity requirements, an information interface (13) for providing system properties and a task interface (15) is designed to provide a task, the computing unit (7) being designed to carry out a situation analysis on the basis of the task, to determine a solution for carrying out the task on the basis of a comparison of the conformity requirements with the residual risk, documentation on the basis of the task and / or to generate the solution and to transmit the documentation together with a signal for outputting a conformity mark to the output unit (5), and to control the robot limbs and / or the end effector (3) to carry out the task according to the solution.
Description
Die Erfindung betrifft einen Robotermanipulator mit ansteuerbaren Robotergliedern und/oder mit einem ansteuerbaren Endeffektor zum Ausführen einer Aufgabe, sowie ein Verfahren zum Ausführen einer Aufgabe durch einen Robotermanipulator mit ansteuerbaren Robotergliedern und/oder mit einem ansteuerbaren Endeffektor.The invention relates to a robot manipulator with controllable robot members and / or with a controllable end effector for performing a task, as well as a method for performing a task by a robot manipulator with controllable robot members and / or with a controllable end effector.
Im Stand der Technik sind Roboter mit verschiedensten Anwendungen bekannt.Robots with a wide variety of applications are known in the prior art.
So betrifft die
Die
Die nachveröffentlichte
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Um die Betriebssicherheit von Robotermanipulatoren zu gewährleisten, ist es in vielen Staaten der Erde erforderlich, dass der Hersteller bzw. der Betreiber das Risiko eines Unfalls durch vorgegebene Konformitätsanforderungen eingrenzt. Dies dient der Gewährleistung der Sicherheit beim Betrieb des Robotermanipulators als Maschine gegenüber der Umwelt und insbesondere der Arbeitssicherheit von mit dem Robotermanipulator arbeitenden oder von sich in der Umgebung des Robotermanipulators befindlichen Personen. Ein Beispiel für solche Konformitätskennzeichnungen ist das in Europa gebräuchliche CE-Kennzeichen, das vom Hersteller auf ein Produkt selbst angebracht werden kann, um zu erklären, dass das Produkt den CE-Anforderungen genügt. Eine solche Konformitätserklärung ist typischerweise statisch auf ein Produkt bezogen. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Sicherheit des Betriebs eines Robotermanipulators angepasst an die aktuellen Gegebenheiten zu gewährleisten, und damit die Sicherheit beim Betrieb des Robotermanipulators zu verbessern und den Betrieb des Robotermanipulators flexibler zu gestalten.To ensure the operational safety of robot manipulators, it is necessary in many countries around the world for the manufacturer or operator to limit the risk of an accident by means of specified conformity requirements. This is used to ensure safety when operating the robot manipulator as a machine with respect to the environment and in particular the work safety of people working with the robot manipulator or those in the vicinity of the robot manipulator. An example of such conformity markings is the CE mark, which is commonly used in Europe and which can be attached to a product by the manufacturer to declare that the product meets the CE requirements. Such a declaration of conformity is typically statically related to a product. It is therefore the object of the invention to ensure the safety of the operation of a robot manipulator adapted to the current circumstances, and thus to improve the safety during the operation of the robot manipulator and to make the operation of the robot manipulator more flexible.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The invention results from the features of the independent claims. The dependent claims relate to advantageous developments and refinements.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Robotermanipulator mit ansteuerbaren Robotergliedern und/oder mit einem ansteuerbaren Endeffektor zum Ausführen einer Aufgabe, wobei der Robotermanipulator mit einer Ausgabeeinheit und mit einer Recheneinheit verbunden ist, wobei die Recheneinheit eine Anforderungsschnittstelle, und eine Informationsschnittstelle, und eine Aufgabenschnittstelle aufweist, wobei
- · die Anforderungsschnittstelle zum Bereitstellen von Konformitätsanforderungen an die Recheneinheit ausgeführt ist,
- · die Informationsschnittstelle zum Bereitstellen von Systemeigenschaften des Robotermanipulators an die Recheneinheit ausgeführt ist, und
- · die Aufgabenschnittstelle zum Bereitstellen einer Aufgabe ausgeführt ist, und wobei die Recheneinheit dazu ausgeführt ist,
- - eine Situationsanalyse auf Basis der Aufgabe durchzuführen,
- - eine Lösung zum Ausführen der Aufgabe auf Basis einer Risikoanalyse zu ermitteln, wobei die Lösung Maßnahmen zur Senkung des inhärenten Risikos bei der Ausführung der Aufgabe auf ein Residualrisiko aufweist und die Risikoanalyse auf einem Vergleich der Konformitätsanforderungen mit dem Residualrisiko abhängig von den Systemeigenschaften und von der Situationsanalyse basiert,
- - eine Dokumentation auf Basis der Systemeigenschaften und auf Basis der Aufgabe und/ oder der Lösung zu erzeugen und die Dokumentation zusammen mit einem Signal zum Ausgeben eines Konformitätskennzeichens an die Ausgabeeinheit zu übermitteln, jeweils wenn die Lösung die Konformitätsanforderungen erfüllt, und
- - die Roboterglieder und/oder den Endeffektor zum Ausführen der Aufgabe gemäß der Lösung anzusteuern.
- The requirements interface is designed to provide conformity requirements to the processing unit,
- The information interface is designed to provide system properties of the robot manipulator to the processing unit, and
- The task interface is designed to provide a task, and the processing unit is designed to
- - carry out a situation analysis based on the task,
- - To determine a solution for carrying out the task on the basis of a risk analysis, the solution having measures to reduce the inherent risk when carrying out the task to a residual risk and the risk analysis based on a comparison of the conformity requirements with the residual risk depending on the system properties and on the Situation analysis based,
- - to generate documentation based on the system properties and based on the task and / or the solution and to transmit the documentation to the output unit together with a signal for outputting a conformity mark, in each case when the solution meets the conformity requirements, and
- - to control the robot limbs and / or the end effector to carry out the task according to the solution.
Der Robotermanipulator weist insbesondere einen Roboterarm und der Roboterarm eine Vielzahl von durch Gelenken miteinander verbundenen Robotergliedern auf. Bevorzugt sind an den Gelenken elektrische Motoren mit Getrieben angeordnet, um die Roboterglieder gegeneinander zu bewegen. Bevorzugt wird der Endeffektor ebenfalls mit elektrischer Energie versorgt, wobei der Endeffektor ein mechanischer Endeffektor wie ein Greifer sein kann, ein Schweißgerät aufweisen kann, oder andere zum Bearbeiten eines Bauteils oder zum sensorischen Erfassen eines Objekts Bauelemente aufweisen kann.The robot manipulator has, in particular, a robot arm and the robot arm has a multiplicity of robot members connected to one another by joints. Electric motors with gears are preferably arranged at the joints in order to move the robot limbs against one another. The end effector is preferably also supplied with electrical energy, wherein the end effector can be a mechanical end effector such as a gripper, can have a welding device, or can have other components for processing a component or for sensory detection of an object.
Die Recheneinheit ist bevorzugt auch eine Steuereinheit des Robotermanipulators oder zumindest ein solcher Anwenderrechner, der mit der Steuereinheit des Robotermanipulators verbunden ist. Die Recheneinheit weist eine Anforderungsschnittstelle, eine Informationsschnittstelle, und eine Aufgabenschnittstelle auf. Der Begriff der jewiligen Schnittstelle ist dabei allgemein aufzufassen, sodass die jeweilige Schnittstelle innerhalb der Recheneinheit selbst implementiert sein kann, oder die Schnittstelle die Verbindung zur Außenwelt der Recheneinheit darstellen kann.The computing unit is preferably also a control unit of the robot manipulator or at least one such user computer which is connected to the control unit of the robot manipulator. The computing unit has a request interface, an information interface, and a task interface. The term of the respective interface is to be understood in general so that the respective interface can be implemented within the processing unit itself, or the interface can represent the connection to the outside world of the processing unit.
Die Konformitätsanforderungen werden insbesondere durch die Anforderungsschnittstelle bereitgestellt. Bevorzugt sind die Konformitätsanforderungen vorgegeben und abgespeichert, sodass sie durch die Anforderungsschnittstelle jederzeit durch Aufruf der entsprechenden Speichereinheit bereitgestellt werden können. Bevorzugt weisen die Konformitätsanforderungen Gesundheitsanforderungen und/oder Sicherheitsanforderungen und/oder Umweltanforderungen auf. Bei Gesundheitsanforderungen werden insbesondere Grenzwerte zu physikalischen Größen vorgegeben, denen eine Person in der Umgebung des Robotermanipulators ausgesetzt ist. Dies betrifft beispielsweise Lärm, die Stärke und Frequenz eines elektrischen bzw. elektromagnetischen Feldes oder Belastungen durch gesundheitsgefährdende Stoffe. Die Konformitätsanforderungen beschreiben insbesondere Sicherheitsstandards über Normen wie Expositionsdauer, absolute Grenzwerte, relative Grenzwerte oder anderen Metriken.The conformity requirements are provided in particular by the requirements interface. The conformity requirements are preferably specified and stored so that they can be made available at any time by the requirements interface by calling up the corresponding memory unit. The conformity requirements preferably have health requirements and / or safety requirements and / or environmental requirements. In the case of health requirements, in particular, limit values are specified for physical quantities to which a person in the vicinity of the robot manipulator is exposed. This applies, for example, to noise, the strength and frequency of an electrical or electromagnetic field or exposure to harmful substances. The conformity requirements describe in particular safety standards via norms such as exposure duration, absolute limit values, relative limit values or other metrics.
Systemeigenschaften des Robotermanipulators, bereitgestellt durch die Informationsschnittstelle, betreffen insbesondere Parameter und Konfiguration des Robotermanipulators selbst. In den Systemeigenschaften können enthalten sein: Masse, geometrische Maße, Trägheitsmoment, Charakteristiken der Antriebe für die maximale Geschwindigkeit und/oder das maximale Drehmoment, Bandbreite, sowie stoffliche Zusammensetzung, Temperaturbeständigkeit, Brandneignung, elektrische Leitfähigkeit, Strahlenemission, Arbeitsraum, Bewegungsspielraum, maximale Gelenkwinkel, maximale Beschleunigungen, Schallerzeugung, Erzeugung von elektromagnetischen Wellen, und Ähnliches, jeweils des Robotermanipulators sowie gegebenenfalls auch des Endeffektors. Ferner kann von den Systemeigenschaften ein Sicherheitsniveau der Software umfasst sein, der verwendete Kompilierer zum Kompilieren des Quelltextes insbesondere eines Steuerprogramms oder auch des Betriebssystems des Robotermanipulators, sowie elektrische und elektronische Systemeigenschaften, insbesondere die Risilienz gegenüber externer elektromagnetischer Strahlung, die elektrische Isolierung, die Erdung, und der Intensitätsgrad einer Verifikation und Validierung von Steuerprogrammen bzw. anderer Software wie die eines verwendeten Betriebssystems des Robotermanipulators.System properties of the robot manipulator, provided by the information interface, relate in particular to the parameters and configuration of the robot manipulator itself. The system properties can include: mass, geometrical dimensions, moment of inertia, characteristics of the drives for maximum speed and / or maximum torque, bandwidth, as well as material Composition, temperature resistance, suitability for fire, electrical conductivity, radiation emission, working space, freedom of movement, maximum joint angles, maximum accelerations, sound generation, generation of electromagnetic waves, and the like, in each case of the robot manipulator and, if applicable, of the end effector. Furthermore, the system properties can include a security level of the software, the compiler used to compile the source text, in particular a control program or the operating system of the robot manipulator, as well as electrical and electronic system properties, in particular the risk of external electromagnetic radiation, electrical insulation, grounding, and the degree of intensity of verification and validation of control programs or other software such as that of an operating system used by the robot manipulator.
Die Aufgabenschnittstelle ist zum Bereitstellen einer Aufgabe ausgeführt. Die Ausführung der Aufgabe des Robotermanipulators wird durch eine Lösung definiert, wobei die Lösung der Aufgabe insbesondere ein Steuerprogramm aufweist und je nach Lösung auch andere Anweisungen. Insbesondere bestimmt das Steuerprogramm eine Trajektorie der einzelnen Roboterglieder bzw. Gelenke und/oder des Endeffektors des Robotermanipulators. Die Aufgabe kann dabei grundsätzlich auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen angegeben werden, wobei mit höherer Abstraktion auch ein höherer Interpretationsaufwand von der Recheneinheit zu leisten ist, um aus der Aufgabe eine Lösung zu erzeugen. So kann die Aufgabe insbesondere die sogenannte „pick and place“ Aufgabe sein, bei der ein Objekt vom Endeffektor des Robotermanipulators gegriffen werden soll und an einem anderen Ort abgelegt werden soll. Eine Vielzahl von Aufgaben kann durch die Robotik bewältigt werden - weitere beispielhafte Aufgaben wären das Lackieren eines Bauteils, Schweißen, diverse mechanische Bearbeitungsvorgänge eines Werkstücks wie Polieren, das Bohren eines Loches, etc.. Dementsprechend erfolgt die Situationsanalyse insbesondere kontextbasiert. Das heißt, dass bevorzugt Informationen über die Umgebung des Robotermanipulators, über Personen und Objekte in der näheren Umgebung des Robotermanipulators, über bestimmte Umgebungsfaktoren wie eine explosionsgefährdete Atmosphäre, zerbrechliche Gegenstände, Gefahrstoffe, elektrische Leitungen, Temperaturquellen, oder anderes berücksichtigt werden, wobei grundsätzlich die Situationsanalyse auf Basis der Aufgabe ausgeführt wird. Das heißt, dass die Aufgabe systematisch dahingehend analysiert wird, welche Randbedingungen für Bewegungsabläufe bestehen und insbesondere ferner, welche prinzipiellen Ansteuerungen des Robotermanipulators die Aufgabe grundsätzlich erfordert, und in welchem Kontext diese Aufgabe ausgeführt werden soll, wobei der Kontext insbesondere durch Faktoren in der Umgebung des Robotermanipulators bestimmt wird.The task interface is designed to provide a task. The execution of the task of the robot manipulator is defined by a solution, the solution of the task in particular having a control program and, depending on the solution, other instructions. In particular, the control program determines a trajectory of the individual robot limbs or joints and / or the end effector of the robot manipulator. The task can in principle be specified on different levels of abstraction, with a higher level of abstraction also requiring a higher interpretation effort from the computing unit in order to generate a solution from the task. In particular, the task can be the so-called “pick and place” task, in which an object is to be gripped by the end effector of the robot manipulator and is to be stored at a different location. A large number of tasks can be mastered by robotics - other exemplary tasks would be painting a component, welding, various mechanical processing operations on a workpiece such as polishing, drilling a hole, etc. Accordingly, the situation analysis is particularly context-based. This means that information about the environment of the robot manipulator, about people and objects in the immediate vicinity of the robot manipulator, about certain environmental factors such as an explosive atmosphere, fragile objects, hazardous substances, electrical lines, temperature sources, or other are taken into account, whereby the situation analysis is always considered based on the task being performed. This means that the task is systematically analyzed to determine which boundary conditions exist for motion sequences and, in particular, which basic controls of the robot manipulator the task basically requires and in which context this task is to be carried out, the context in particular due to factors in the environment of the Robot manipulator is determined.
Auf Grundlage dieser Situationsanalyse und den Systemeigenschaften führt die Recheneinheit bevorzugt eine Risikoanalyse durch, um entsprechend zu einer Lösung zum Ausführen der Aufgabe zu gelangen. Dabei werden bevorzugt verschiedene Lösungsmöglichkeiten zur Ausführung der Aufgabe prädiktiv analysiert und für jedes einzelne Szenario einer Lösungsmöglichkeit das Residualrisiko ermittelt, das verbleibt, wenn entsprechende Maßnahmen zur Senkung des inhärenten Risiko bei der Ausführung der Aufgabe berücksichtigt werden. Dieses Residualrisiko wird mit den Konformitätsanforderungen von der Recheneinheit verglichen, und daraufhin überprüft, ob eine jeweilige Lösung den Konformitätsanforderungen genügt, was zu bejahen ist, wenn das Residualrisiko innerhalb der Metriken der Konformitätsanforderungen liegt. Es bestehen hierbei prinzipiell eine Vielzahl von Optionen, die jedoch dadurch eingeschränkt sind, welche Systemeigenschaften der Robotermanipulator bietet, um eine Konfiguration des Robotermanipulators entsprechend anzupassen. Eine Möglichkeit einer solchen Lösungsfindung ist das Anpassen eines Steuerprogramms zum Ausführen der Aufgabe, sodass der Robotermanipulator mit einer höchstzulässigen Verfahrgeschwindigkeit des Endeffektors und/oder der einzelnen Roboterglieder die Aufgabe ausführt. Alternativ dazu kann auch der Impuls des Robotermanipulators begrenzt werden, um einer entsprechenden Konformitätsanforderungen zu genügen.On the basis of this situation analysis and the system properties, the computing unit preferably carries out a risk analysis in order to arrive at a corresponding solution for performing the task. Various possible solutions for performing the task are preferably analyzed predictively and the residual risk is determined for each individual scenario of a possible solution, which remains if appropriate measures to reduce the inherent risk are taken into account when performing the task. This residual risk is compared with the conformity requirements from the processing unit, and it is then checked whether a respective solution meets the conformity requirements, which is to be answered in the affirmative if the residual risk lies within the metrics of the conformity requirements. In principle, there are a large number of options, which are limited by the system properties offered by the robot manipulator in order to adapt a configuration of the robot manipulator accordingly. One possibility of finding such a solution is to adapt a control program to carry out the task so that the robot manipulator carries out the task with a maximum permissible movement speed of the end effector and / or the individual robot members. Alternatively, the impulse of the robot manipulator can also be limited in order to meet a corresponding conformity requirement.
Die Risikoanalyse dient also insbesondere dazu, das Risiko einer möglichen Lösung zu bewerten und mit den Konformitätsanforderungen zu vergleichen. So kann ermittelt werden, ob die geplante Ausführung der Aufgabe durch eine jeweilige Lösung den Konformitätsanforderungen entspricht. Dabei werden die Systemeigenschaften und die Situationsanalyse berücksichtigt. So tragen beispielsweise die Masse, das Trägheitsmoment, und die Oberflächengeometrie der Roboterglieder und des Endeffektors als Systemeigenschaft sowie die im Steuerprogramm vorgesehene Geschwindigkeit zum Verfahren der Roboterglieder und des Endeffektors als Teil der Lösung zum Ausführen der Aufgabe jeweils zum Impuls des Robotermanipulators bei. Ist daher gemäß den Konformitätsanforderungen ein maximaler Impuls des Robotermanipulators nicht zu überschreiten, so werden in der Risikoanalyse diese Systemeigenschaften und diese Lösungsparameter berücksichtigt, um das Residualrisiko beim Ausführen der Aufgabe mit der jeweiligen vorgesehenen Lösung im Hinblick auf die Konformitätsanforderungen zu bewerten. Hieraus wird die prädiktive Natur des erfindungsgemäßen Ermitteln einer Lösung zum Ausführen der Aufgabe ersichtlich, sodass die Einhaltung der Konformitätsanforderungen noch vor dem Ausführen der Aufgabe sichergestellt werden kann. Konkret werden zum Ermitteln der Lösung der Aufgabe insbesondere Programmbausteine erstellt, indem eine das Risiko ausdrückende Kostenfunktion insbesondere durch nichtlineare Optimierung minimiert wird. Insbesondere basiert die Risikoanalyse auf einem Vergleich der Konformitätsanforderungen mit dem Residualrisiko sowie auf den Systemeigenschaften und auf der Situationsanalyse.The risk analysis is therefore used in particular to evaluate the risk of a possible solution and to compare it with the conformity requirements. In this way it can be determined whether the planned execution of the task corresponds to the conformity requirements through a respective solution. The system properties and the situation analysis are taken into account. For example, the mass, the moment of inertia and the surface geometry of the robot limbs and the end effector as a system property as well as the speed provided in the control program for moving the robot limbs and the end effector as part of the solution for performing the task each contribute to the impulse of the robot manipulator. Therefore, if a maximum pulse of the robot manipulator is not to be exceeded in accordance with the conformity requirements, these system properties and these solution parameters are taken into account in the risk analysis in order to assess the residual risk when performing the task with the respective proposed solution with regard to the conformity requirements. This reveals the predictive nature of the inventive determination of a solution for performing the task, so that compliance with the conformity requirements can be ensured even before the task is performed. Specifically, in order to determine the solution to the task, program modules in particular are created by minimizing a cost function expressing the risk, in particular through non-linear optimization. In particular, the risk analysis is based on a comparison of the conformity requirements with the residual risk as well as on the system properties and on the situation analysis.
Der Begriff des Risikos wird als solcher als auch in zusammengesetzten Termen wie dem inhärenten Risiko oder dem Residualrisiko insbesondere als Verknüpfung von der Wahrscheinlichkeit, dass ein Fehler auftritt, mit dem jeweiligen Fehler zugeordneten Schaden bezeichnet. Je größer also die Wahrscheinlichkeit, dass ein Fehler auftritt, umso höher das Risiko. Je gravierender die negative Konsequenz eines Fehlers, umso höher das Risiko. Das Risiko kann also einerseits dadurch gesenkt werden, dass die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Fehlers beim Betrieb des Robotermanipulators gesenkt wird, oder andererseits dadurch, dass negative Konsequenzen beim Auftreten des Fehlers abgeschwächt oder verhindert werden.The concept of risk is referred to as such and also in compound terms such as inherent risk or residual risk, in particular as a link between the probability that an error will occur and the damage associated with the respective error. So the greater the likelihood that an error will occur, the higher the risk. The more serious the negative consequence of an error, the higher the risk. On the one hand, the risk can be reduced by that the probability of the occurrence of an error in the operation of the robot manipulator is reduced, or on the other hand, by reducing or preventing negative consequences when the error occurs.
Ein Fehler des Robotermanipulators kann ein mechanischer Fehler sein, ein elektrischer Fehler, ein Fehler im Ausführen eines Steuerprogramms, ein Fehler im Steuerprogramm selbst, oder eine andere Ursache, die zu einer solchen Ausführung einer Aufgabe durch den Robotermanipulator führt, die insbesondere nicht dem nominalen und geplanten Betrieb des Robotermanipulators entspricht. Ein mechanischer Fehler des Robotermanipulators ist beispielsweise ein Materialbruch in einem Getriebe, das mechanische Versagen einer Bremse, der Bruch eines Gliedes des Robotermanipulators, oder auch andere Fehler, die das Entstehen scharfer Kanten durch einen Riss in einem Bauteil des Robotermanipulators hervorrufen. Bei einem elektrischen Fehler entsteht insbesondere ein Risiko durch erhöhte Wärmeentwicklung, durch einen Lichtbogen, durch die Gefahren eines elektrischen Schlags für eine Person, Feuergefahr, oder das Bewegen eines Aktuator des Robotermanipulators mit nicht geplanten kinematischen Grüßen, beispielsweise, wenn unkontrolliert hoher elektrischer Strom in einen elektrischen Motor des Robotermanipulators fließt, sodass insbesondere dieser elektrische Motor mit vollem Drehmoment ungewollt eine Bewegung des Robotermanipulators verursacht - der sogenannte „actuator hardover“. Im letzteren Fall würde sich der Arm des Robotermanipulators mit hoher Geschwindigkeit bewegen und aufgrund des sich so aufbauenden Impulses eine mechanische Gefahr für Personal in der Umgebung des Robotermanipulators darstellen.An error in the robot manipulator can be a mechanical error, an electrical error, an error in the execution of a control program, an error in the control program itself, or any other cause that leads to such an execution of a task by the robot manipulator, in particular not the nominal and planned operation of the robot manipulator. A mechanical fault of the robot manipulator is, for example, a material break in a gearbox, the mechanical failure of a brake, the breakage of a link in the robot manipulator, or other faults that cause sharp edges to develop through a crack in a component of the robot manipulator. In the case of an electrical fault, there is a particular risk of increased heat generation, an electric arc, the risk of an electric shock to a person, fire hazard, or moving an actuator of the robot manipulator with unplanned kinematic greetings, for example if an uncontrolled high electrical current flows into one The electric motor of the robot manipulator flows, so that this electric motor in particular causes the robot manipulator to unintentionally move with full torque - the so-called "actuator hardover". In the latter case, the arm of the robot manipulator would move at high speed and, due to the impulse that builds up in this way, represent a mechanical danger for personnel in the vicinity of the robot manipulator.
Der Begriff des inhärenten Risikos beschreibt ferner insbesondere dasjenige Risiko, das besteht, wenn keinerlei Gegenmaßnahmen zur Verminderung des Risikos ergriffen werden. Werden solche Gegenmaßnahmen ergriffen, so vermindert sich das verbleibende Risiko vom inhärenten Risiko auf das Residualrisiko.The concept of inherent risk also describes in particular the risk that exists if no countermeasures are taken to reduce the risk. If such countermeasures are taken, the remaining risk is reduced from the inherent risk to the residual risk.
Die Dokumentation ist in einigen Rechtssystemen notwendig, um eine entsprechende Konformitätserklärung abgeben zu dürfen. Diese dient der Sicherheit und der Information der Anwender des Robotermanipulators. Die Dokumentation stellt ferner insbesondere die transparente Lösungsfindung des Robotermanipulators zur Ausführung der Aufgabe sicher. Die Ausgabeeinheit ist dabei bevorzugt ein Drucker, der sowohl die Dokumentation als auch das Konformitätskennzeichen auf Papier oder ein ähnliches Medium druckt. Bevorzugt ist die Ausgabeeinheit dazu ausgeführt, eine elektronische Signatur auf die ausgegebene Dokumentation bzw. zusammen mit dem Konformitätskennzeichen auszugeben, wobei die elektronische Signatur insbesondere die Authentizität der Dokumentation bzw. des Konformitätskennzeichens sowie weiterhin bevorzugt oder alternativ bevorzugt dazu eine Prüfsumme enthält, die die Verifikation der Dokumentation bzw. des Konformitätskennzeichens widerspiegelt. Weiterhin bevorzugt ist die Ausgabeeinheit insbesondere eine visuelle Ausgabeeinheit, bevorzugt ein Bildschirm, eine Brille der virtuellen Realität, oder ein Projektor, oder alternativ oder zusätzlich dazu bevorzugt eine akustische Ausgabeeinheit. Die Dokumentation basiert dabei insbesondere auf den Konformitätsanforderungen, in denen festgelegt ist, welchen Inhalt die Dokumentation aufzuweisen hat. Das Konformitätskennzeichen ist insbesondere ein vorgegebenes durch die Konformitätsanforderungen vorgegebenes Kennzeichen, das entsprechend auf das Papier oder ein anderes Medium aufgedruckt wird, oder auf der visuellen Ausgabeeinheit angezeigt wird. Genügt die ausgewählte Lösung zum Ausführen der Aufgabe den Konformitätsanforderungen, so wird weiterhin bevorzugt ein Symbol oder eine entsprechende Farbe angezeigt, beispielsweise ein Haken in grüner Farbe.The documentation is necessary in some legal systems in order to be able to issue a corresponding declaration of conformity. This is used for the safety and information of the user of the robot manipulator. The documentation also ensures that the robot manipulator can find a solution in a transparent manner for carrying out the task. The output unit is preferably a printer that prints both the documentation and the conformity mark on paper or a similar medium. The output unit is preferably designed to output an electronic signature on the output documentation or together with the conformity mark, the electronic signature in particular containing the authenticity of the documentation or the conformity mark and, furthermore, preferably or alternatively preferably, a checksum that the verification of the Documentation or the conformity mark. Furthermore, the output unit is preferably in particular a visual output unit, preferably a screen, glasses of virtual reality, or a projector, or, alternatively or in addition to this, preferably an acoustic output unit. The documentation is based in particular on the conformity requirements, which specify the content of the documentation. The conformity mark is, in particular, a specified mark specified by the conformity requirements, which is correspondingly printed on the paper or another medium, or is displayed on the visual output unit. If the selected solution for performing the task satisfies the conformity requirements, a symbol or a corresponding color is also preferably displayed, for example a green tick.
Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass sichergestellt werden kann, dass ein Robotermanipulator bestimmten vorgegebenen Konformitätsanforderungen beim Ausführen einer Aufgabe genügt, auch wenn die Konformitätsanforderungen variabel sind. Es ist eine weitere vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass der Robotermanipulator und dessen Software nicht notwendigerweise schon bei der Auslieferung auf unnötig hohe Anforderungen beschränkt werden, denn in manchen Aufgaben können andere Sicherheitsstandards notwendig sein, als in anderen. Vorteilhaft wird dadurch erreicht, dass auch strenge Konformitätsanforderungen beim Ausführen einer Aufgabe erfüllt sind, insbesondere wenn sich die Konformitätsanforderungen ändern, ohne dass dazu der Robotermanipulator an sich modifiziert werden müsste.It is an advantageous effect of the invention that it can be ensured that a robot manipulator satisfies certain predetermined conformity requirements when performing a task, even if the conformity requirements are variable. Another advantageous effect of the invention is that the robot manipulator and its software are not necessarily restricted to unnecessarily high requirements when they are delivered, because in some tasks different safety standards may be necessary than in others. This advantageously means that strict conformity requirements are also met when performing a task, in particular if the conformity requirements change without the robot manipulator itself having to be modified.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Aufgabenschnittstelle dazu ausgeführt, die Aufgabe aus Sensordaten einer mit der Recheneinheit verbundenen Sensoreinheit zu ermitteln. Während die Aufgabenschnittstelle eine vorgegebene Aufgabe an die Recheneinheit übermitteln kann, so wird alternativ bevorzugt dazu gemäß dieser Ausführungsform eine mit dem Robotermanipulator verbundene Sensoreinheit zum Erfassen einer Umgebung des Robotermanipulators verwendet, um anschließend aus den Daten der Sensoreinheit eine Aufgabe selbst zu erzeugen. Insbesondere ist die Recheneinheit selbst dazu ausgeführt, diese Aufgabe zu erzeugen, sodass die Aufgabenschnittstelle auch in der Recheneinheit selbst implementiert sein kann. Bevorzugt ist es möglich, dass die Aufgabenschnittstelle sowohl in Teilen die Aufgabe fest vorgegeben liefert, als auch zusätzlich mit den Daten der Sensoreinheit gewisse Parameter der Aufgabe angepasst werden. Vorteilhaft wird dadurch eine höhere Flexibilität beim Ausführen der Aufgabe erreicht, da die Aufgabenschnittstelle angepasst an die aktuelle Situation die Aufgabe entsprechend vorgeben kann.According to an advantageous embodiment, the task interface is designed to determine the task from sensor data from a sensor unit connected to the computing unit. While the task interface can transmit a specified task to the computing unit, according to this embodiment, a sensor unit connected to the robot manipulator is preferably used to detect the surroundings of the robot manipulator in order to then generate a task itself from the data from the sensor unit. In particular, the computing unit itself is designed to generate this task so that the task interface can also be implemented in the computing unit itself. It is preferably possible for the task interface to supply parts of the task in a fixed manner as well as additionally with the data from Sensor unit can be adapted to certain parameters of the task. This advantageously achieves greater flexibility when carrying out the task, since the task interface can accordingly specify the task, adapted to the current situation.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, die Roboterglieder und/oder den Endeffektor zum Ausführen der Aufgabe gemäß der Lösung nur dann anzusteuern, wenn die Lösung die Konformitätsanforderungen erfüllt. Vorteilhaft wird dadurch hergestellt, dass kein Betrieb des Robotermanipulators ohne die Erfüllung von vorgegebenen Konformitätsanforderungen erfolgt.According to a further advantageous embodiment, the computing unit is designed to control the robot limbs and / or the end effector for performing the task according to the solution only when the solution meets the conformity requirements. This advantageously ensures that the robot manipulator is not operated without the fulfillment of specified conformity requirements.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt,
- - die Aufgabe in eine Zahl m Teilaufgaben zu zerlegen,
- - für jede der m Teilaufgaben eine Zahl n1,...,m möglicher Teillösungen bereitzustellen, und
- - die Lösung durch kombinatorisches Variieren der n1,...,m Teillösungen für die m Teilaufgaben zu einer Vielzahl von möglichen Kombinationen von Teillösungen, durch Bewerten der Kombinationen auf Basis der Risikoanalyse, und durch Auswählen einer ersten Kombination aus der Vielzahl der möglichen Kombinationen auf Grundlage der Bewertung zu ermitteln.
- - to split the task into a number m sub-tasks,
- - to provide a number n 1, ..., m of possible partial solutions for each of the m subtasks, and
- - the solution by combinatorial variation of the n 1, ..., m partial solutions for the m partial tasks to a large number of possible combinations of partial solutions, by evaluating the combinations on the basis of the risk analysis, and by selecting a first combination from the large number of possible combinations to be determined on the basis of the assessment.
Dass für jede der m Teilaufgaben eine Zahl n1,...,m möglicher Teillösungen bereitgestellt wird, bedeutet insbesondere, dass für jede der Teilaufgaben eine individuelle Zahl von Teillösungen zur Verfügung steht. So hat beispielsweise die erste Teilaufgabe fünf mögliche Teillösungen n1=5, die zweite Teilaufgabe drei mögliche Teillösungen n2=3 usw.; so ergeben sich mögliche Kombinationen von Teillösungen, indem für jede der Teilaufgaben eine bestimmte der jeweiligen zur Verfügung stehende Teillösungen ausgewählt wird. Wird beispielsweise die Aufgabe in drei Teilaufgaben zerlegt und für alle der drei Teilaufgaben bestehen jeweils drei mögliche Teillösungen, so ergeben sich 33=27 mögliche Kombinationen von Teillösungen. Sind dagegen für drei Teilaufgaben für die erste Teilaufgabe zwei mögliche Teillösungen bekannt und für die weiteren beiden Teilaufgaben jeweils drei mögliche Teillösungen, so gibt es 3*2*3 = 18 mögliche Kombinationen von Teillösungen. Nicht notwendigerweise müssen alle möglichen Kombinationen der Teillösungen in der Risikoanalyse einzeln analysiert werden. Einerseits kann bevorzugt mit Vorwissen agiert werden, um bestimmte Kombinationen von Teillösungen auszuschließen oder bestimmte Kombinationen von Lösungen zu bevorzugen. Das gleiche gilt für Detaillösungen selbst, sodass von der Recheneinheit bestimmte Teillösungen abhängig von den Systemeigenschaften und/oder der Situationsanalyse und/oder von der Aufgabe bevorzugt oder vernachlässigt werden können. Andererseits kann bevorzugt mit adaptiven Methoden und Lernverfahren die Suche nach einer optimalen Lösung abgekürzt werden. So können gradientenbasierte Verfahren oder andere aus der nichtlinearen Optimierung bekannte Methoden (quadratische Optimierung, Methode des goldenen Schnitts, genetische Algorithmen, Evolutionsalgorithmen,...) verwendet werden. Die Bewertung ist daher insbesondere eine Kostenfunktion der Optimierung, wobei die Kostenfunktion zu minimieren ist. Dies bietet vorteilhaft eine effiziente Vorgehensweise zum Ermitteln der Lösung.The fact that a number n 1,..., M of possible partial solutions is provided for each of the m subtasks means in particular that an individual number of partial solutions is available for each of the subtasks. For example, the first sub-task has five possible sub-solutions n 1 = 5, the second sub-task has three possible sub-solutions n2 = 3, etc .; this results in possible combinations of partial solutions in that a specific one of the available partial solutions is selected for each of the partial tasks. For example, if the task is broken down into three sub-tasks and there are three possible sub-solutions for each of the three sub-tasks, this results in 3 3 = 27 possible combinations of sub-solutions. If, on the other hand, two possible partial solutions are known for three subtasks for the first subtask and three possible partial solutions for each of the other two subtasks, then there are 3 * 2 * 3 = 18 possible combinations of partial solutions. Not necessarily all possible combinations of the partial solutions have to be analyzed individually in the risk analysis. On the one hand, prior knowledge can be preferred in order to exclude certain combinations of partial solutions or to prefer certain combinations of solutions. The same applies to detailed solutions themselves, so that partial solutions determined by the computing unit can be preferred or neglected depending on the system properties and / or the situation analysis and / or the task. On the other hand, the search for an optimal solution can preferably be shortened using adaptive methods and learning processes. Gradient-based methods or other methods known from non-linear optimization (quadratic optimization, golden section method, genetic algorithms, evolution algorithms, ...) can be used. The evaluation is therefore in particular a cost function of the optimization, with the cost function having to be minimized. This advantageously offers an efficient procedure for determining the solution.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, das Bewerten einer jeweiligen der Kombinationen durch Simulation der entsprechenden Lösung mit einer jeweiligen Kombination der Teillösungen auszuführen. In der Simulation wird die Ausführung der Aufgabe insbesondere basierend auf einer jeweiligen Kombination von Teillösungen simuliert, wobei die Simulation bevorzugt auch Objekte der Umgebung neben den Systemeigenschaften des Robotermanipulators selbst berücksichtigt. Die Simulation erlaubt vorteilhaft eine prädiktive Analyse bei der virtuellen Ausführung der Aufgabe, wobei die Simulation vorteilhaft eine sehr genaue und zuverlässige Methode zum Prädizieren einer Ausführung der Aufgabe bietet.According to a further advantageous embodiment, the computing unit is designed to carry out the evaluation of a respective one of the combinations by simulating the corresponding solution with a respective combination of the partial solutions. In the simulation, the execution of the task is simulated in particular based on a respective combination of partial solutions, the simulation preferably also taking into account objects in the environment in addition to the system properties of the robot manipulator itself. The simulation advantageously allows a predictive analysis during the virtual execution of the task, the simulation advantageously offering a very precise and reliable method for predicting the execution of the task.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, die Lösung zum Ausführen der Aufgabe durch nichtlineare Optimierung zu ermitteln, wobei die Konformitätsanforderungen Restriktionen der nichtlinearen Optimierung sind. Mögliche Methoden aus dem Bereich der nichtlinearen Optimierung sind insbesondere genetische Algorithmen, Evolutionsalgorithmen, gradientenbasierte Verfahren, quadratische Optimierung oder eine Kombination daraus. In der restringierten nichtlinearen Optimierungen werden die Restriktionen auf den Parameterraum so angewendet, dass die Restriktionen, die insbesondere in Form eines Grenzwerts ausgedrückt werden, nicht verletzt bzw. überschritten werden. Durch die Abbildung der Konformitätsanforderungen auf die Restriktionen erfolgt insbesondere die nichtlineare Optimierung sehr effizient, insbesondere dann, wenn die Kostenfunktion der nichtlinearen Optimierung auf Basis eines Leistungsgrads des Robotermanipulators, wie beispielsweise der Geschwindigkeit des Robotermanipulators, mit der die Aufgabe ausgeführt wird, unter Beachtung der Konformitätsanforderungen minimiert wird.According to a further advantageous embodiment, the computing unit is designed to determine the solution for performing the task by non-linear optimization, the conformity requirements being restrictions of the non-linear optimization. Possible methods from the field of nonlinear optimization are in particular genetic algorithms, evolution algorithms, gradient-based methods, quadratic optimization or a combination thereof. In the restricted non-linear optimization, the restrictions are applied to the parameter space in such a way that the restrictions, which are expressed in particular in the form of a limit value, are not violated or exceeded. By mapping the conformity requirements to the restrictions, the non-linear optimization in particular is very efficient, especially when the cost function of the non-linear optimization is based on a level of performance of the robot manipulator, such as the speed of the robot manipulator with which the task is carried out, taking into account the conformity requirements is minimized.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, die Lösung zum Ausführen der Aufgabe durch Kombination von in einer Datenbank abgespeicherten Teillösungen oder durch Auswahl aus abgespeicherten vollständigen Lösungen zu erzeugen. Die abgespeicherten Teillösungen bieten vorteilhaft einen sehr effizienten Ausgangspunkt, um möglichst schnell die Lösung zum Ausführen der Aufgabe zu ermitteln.According to a further advantageous embodiment, the computing unit is designed to provide the solution for performing the task by combining partial solutions stored in a database or by selecting from those that are stored generate complete solutions. The stored partial solutions advantageously offer a very efficient starting point in order to determine the solution for carrying out the task as quickly as possible.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, zumindest eines aus den folgenden Elementen derart anzupassen, dass die Konformitätsanforderungen durch die Lösung erfüllt sind:
- - die Aufgabe,
- - Parameter einer vordefinierten Struktur für die Lösung,
- - Parameter einer strukturell invarianten Reglerstruktur,
- - eine Reglerstruktur zur geregelten Ansteuerung der Roboterglieder und/oder des Endeffektors,
- - Maximalwerte gewünschter kinematischer Größen der Roboterglieder und/oder des Endeffektors,
- - Maximalwerte der Ansteuerung der Roboterglieder und/oder des Endeffektors.
- - the task,
- - parameters of a predefined structure for the solution,
- - parameters of a structurally invariant controller structure,
- - a controller structure for controlled control of the robot limbs and / or the end effector,
- - Maximum values of desired kinematic variables of the robot limbs and / or the end effector,
- - Maximum values of the control of the robot limbs and / or the end effector.
Parameter einer strukturell invarianten Reglerstruktur sind insbesondere Verstärkungen, Begrenzungen, Sätigungswerte, oder auch Initialwerte von Integratoren und dynamischen Filtern des Reglers mit vorgegebener Reglerstruktur, wobei der Regler insbesondere zum korrekten Abfahren einer Trajektorie des Robotermanipulators und/oder des Endeffektor des Robotermanipulators eine entsprechende Ansteuerung der Aktuatoren des Robotermanipulators und/oder des Endeffektors dient. Kinematische Größen der Roboterglieder und/oder des Endeffektors betreffen insbesondere eine Geschwindigkeit oder Beschleunigung. Maximalwerte der Ansteuerung betreffen insbesondere kommandierte Drehmomente an Motoren des Robotermanipulators und/oder des Endeffektors.Parameters of a structurally invariant controller structure are, in particular, gains, limitations, confirmation values, or even initial values of integrators and dynamic filters of the controller with a predetermined controller structure, the controller in particular activating the actuators accordingly for correctly following a trajectory of the robot manipulator and / or the end effector of the robot manipulator the robot manipulator and / or the end effector is used. Kinematic variables of the robot limbs and / or of the end effector relate in particular to a speed or acceleration. Maximum values of the control relate in particular to commanded torques on motors of the robot manipulator and / or the end effector.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Dokumentation eines oder mehrere der folgenden Elemente auf:According to a further advantageous embodiment, the documentation has one or more of the following elements:
- - Eine technische Beschreibung des Robotermanipulators mit einer oder mehreren technischen Spezifikationen,- A technical description of the robot manipulator with one or more technical specifications,
- - Eine Bedienungsanleitung für den Robotermanipulator,- An instruction manual for the robot manipulator,
- - Auslegungskriterien nach denen der Robotermanipulator entwickelt ist,- Design criteria according to which the robot manipulator is developed,
- - Eine von der Aufgabe und/oder Lösung abhängige Parametrisierung des Roboters,- A parameterization of the robot depending on the task and / or solution,
- - Eine von der Aufgabe und/oder Lösung abhängige Ansteuerung des Roboters,- A control of the robot depending on the task and / or solution,
- - Eine von der Aufgabe und/oder Lösung abhängige Begrenzung von messbaren Größen und/oder Signalen innerhalb eines Reglers des Roboters.- A limitation of measurable variables and / or signals within a controller of the robot that is dependent on the task and / or solution.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausführen einer Aufgabe durch einen Robotermanipulator mit ansteuerbaren Robotergliedern und/oder mit einem ansteuerbaren Endeffektor, wobei der Robotermanipulator mit einer Ausgabeeinheit und mit einer Recheneinheit verbunden ist, wobei die Recheneinheit eine Anforderungsschnittstelle, und eine Informationsschnittstelle, und eine Aufgabenschnittstelle aufweist, aufweisend die Schritte:
- - Bereitstellen von Konformitätsanforderungen an die Recheneinheit durch eine Anforderungsschnittstelle,
- - Bereitstellen von Systemeigenschaften des Robotermanipulators an die Recheneinheit durch eine Informationsschnittstelle, und
- - Bereitstellen einer Aufgabe durch die Aufgabenschnittstelle,
- - Durchführen einer Situationsanalyse auf Basis der Aufgabe durch die Recheneinheit,
- - Ermitteln einer Lösung zum Ausführen der Aufgabe auf Basis einer Risikoanalyse durch die Recheneinheit, wobei die Lösung Maßnahmen zur Senkung des inhärenten Risikos bei der Ausführung der Aufgabe auf ein Residualrisiko aufweist und die Risikoanalyse auf einem Vergleich der Konformitätsanforderungen mit dem Residualrisiko abhängig von den Systemeigenschaften und von der Situationsanalyse basiert,
- - Erzeugen einer Dokumentation auf Basis der Systemeigenschaften und auf Basis der Aufgabe und/oder der Lösung durch die Recheneinheit und Übermitteln der Dokumentation zusammen mit einem Signal zum Ausgeben eines Konformitätskennzeichens an die Ausgabeeinheit, jeweils wenn die Lösung die Konformitätsanforderungen erfüllt, und
- - Ansteuern der Roboterglieder und/oder des Endeffektors zum Ausführen der Aufgabe gemäß der Lösung.
- - Provision of conformity requirements to the computing unit through a requirements interface,
- - Provision of system properties of the robot manipulator to the computing unit through an information interface, and
- - Provision of a task through the task interface,
- - Carrying out a situation analysis based on the task by the computing unit,
- - Determination of a solution for performing the task on the basis of a risk analysis by the processing unit, the solution having measures to reduce the inherent risk when performing the task to a residual risk and the risk analysis based on a comparison of the conformity requirements with the residual risk depending on the system properties and based on the situation analysis,
- - Generating documentation on the basis of the system properties and on the basis of the task and / or the solution by the computing unit and transmitting the documentation together with a signal for outputting a conformity mark to the output unit, in each case when the solution meets the conformity requirements, and
- - Controlling the robot limbs and / or the end effector to carry out the task according to the solution.
Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Robotermanipulator vorstehend gemachten Ausführungen.Advantages and preferred further developments of the proposed method result from an analogous and analogous transfer of the statements made above in connection with the proposed robot manipulator.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details emerge from the following description in which - possibly with reference to the Drawing - at least one embodiment is described in detail. Identical, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference symbols.
Es zeigen:
-
1 einen Robotermanipulator gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und -
2 ein Verfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 a robot manipulator according to an embodiment of the invention, and -
2 a method according to a further embodiment of the invention.
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. Das Verfahren wie unter
Daher reduziert sich das verbleibende Risiko auf einen Wert des Residualrisikos, das mit den geltenden Konformitätsanforderungen verglichen wird. Die maximale Geschwindigkeit und die maximale Beschleunigung des Robotermanipulators
- - Bereitstellen
S1 von Konformitätsanforderungen andie Recheneinheit 7 durch eine Anforderungsschnittstelle11 , - - Bereitstellen
S2 vonSystemeigenschaften des Robotermanipulators 1 andie Recheneinheit 7 durch eine Informationsschnittstelle13 ausgeführt ist, und - - Bereitstellen
S3 einer Aufgabe durch die Aufgabenschnittstelle15 , - - Durchführen
S4 einer Situationsanalyse auf Basis der Aufgabe durch dieRecheneinheit 7 , - - Ermitteln
S5 einer Lösung zum Ausführen der Aufgabe auf Basis einer Risikoanalyse durch dieRecheneinheit 7 , wobei die Lösung Maßnahmen zur Senkung des inhärenten Risikos bei der Ausführung der Aufgabe auf ein Residualrisiko aufweist und die Risikoanalyse auf einem Vergleich der Konformitätsanforderungen mit dem Residualrisiko abhängig von den Systemeigenschaften und von der Situationsanalyse basiert, - - Erzeugen
S6 einer Dokumentation auf Basis der Systemeigenschaften und auf Basis der Aufgabe und/oder der Lösung durch die Recheneinheit und Übermitteln der Dokumentation zusammen mit einem Signal zum Ausgeben eines Konformitätskennzeichens andie Ausgabeeinheit 5 , jeweils wenn die Lösung die Konformitätsanforderungen erfüllt, und - - Ansteuern
S7 der Roboterglieder und/oder des Endeffektors3 zum Ausführen der Aufgabe gemäß der Lösung.
- - Provide
S1 of conformity requirements for the computing unit7th through a requirements interface11 , - - Provide
S2 of system properties of therobot manipulator 1 to the computing unit7th through an information interface13 is executed, and - - Provide
S3 a task through the task interface15th , - - Carry out
S4 a situation analysis based on the task by the computing unit7th , - - Determine
S5 a solution for performing the task on the basis of a risk analysis by the computing unit7th , whereby the solution has measures to reduce the inherent risk when performing the task to a residual risk and the risk analysis is based on a comparison of the conformity requirements with the residual risk depending on the system properties and the situation analysis, - - Produce
S6 documentation based on the system properties and based on the task and / or the solution by the computing unit and transmitting the documentation together with a signal for outputting a conformity mark to theoutput unit 5 , if the solution meets the compliance requirements, and - - Approach
S7 the robot limbs and / or the end effector3 to carry out the task according to the solution.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- RobotermanipulatorRobotic manipulator
- 33
- EndeffektorEnd effector
- 55
- AusgabeeinheitOutput unit
- 77th
- RecheneinheitArithmetic unit
- 99
- SensoreinheitSensor unit
- 1111
- AnforderungsschnittstelleRequirements interface
- 1313
- InformationsschnittstelleInformation interface
- 1515th
- Aufgabenschnittstelle Task interface
- S1S1
- BereitstellenProvide
- S2S2
- BereitstellenProvide
- S3S3
- BereitstellenProvide
- S4S4
- DurchführenCarry out
- S5S5
- ErmittelnDetermine
- S6S6
- ErzeugenProduce
- S7S7
- AnsteuernDrive
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