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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einschränken eines Arbeitsraumes eines Robotermanipulators sowie ein System zum Einschränken des Arbeitsraumes des Robotermani pulators.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Definieren eines zulässigen Arbeitsraumes für einen Robotermanipulator zu vereinfachen.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einschränken eines Arbeitsraumes eines Robotermanipulators, aufweisend die Schritte:
- - Aufnehmen eines Bildes eines Objekts im Arbeitsraum des Robotermanipulators durch eine Kameraeinheit,
- - Ermitteln einer Position und/oder einer Orientierung des Objekts im Arbeitsraum des Robotermanipulators relativ zum Robotermanipulator auf Basis des Bildes durch eine Recheneinheit,
- - Ermitteln einer virtuellen geometrischen Volumenform durch die Recheneinheit so, dass die virtuelle geometrische Volumenform das Objekt virtuell vollständig umschließt, und
- - Definieren des räumlichen Inhalts der Volumenform als unzulässiges Gebiet für den Robotermanipulator durch die Recheneinheit, sodass der Arbeitsraum durch die Volumenform beschränkt wird.
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Der Arbeitsraum des Robotermanipulators ist prinzipiell der Raum, innerhalb dessen der Robotermanipulator mittels seiner Bewegungen eine Aufgabe durchführen kann. Der Begriff des Arbeitsraums ist dabei im Vorhergehenden und im Folgenden nicht dahingehend einschränkend zu sehen, dass er nur notwendigerweise alle von einem fixen Standort des Robotermanipulators erreichbaren Orte umfasst. Vielmehr ist es der prinzipielle Arbeitsraum, sodass auch Orte davon umfasst sind, die durch eine Verschiebung der Basis des Robotermanipulators durch einen Referenzpunkt des Robotermanipulators, insbesondere am Endeffektor des Robotermanipulators, erreichbar sind.
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Im ersten Schritt des Verfahrens wird ein Bild des Objekts in diesem Arbeitsraum des Robotermanipulators durch eine Kameraeinheit aufgenommen. Bevorzugt ist die Kameraeinheit eine Stereokameraeinheit oder eine aus einer Vielzahl von einzelnen Kameras bestehende Kameraeinheit, sodass eine räumliche Information in dem Bild enthalten ist. Aus dieser räumlichen Information wird im nächsten Schritt eine Position und/oder eine Orientierung des Objekts im Arbeitsraum relativ zum Robotermanipulator ermittelt. Sind demnach im Betrieb des Robotermanipulators insbesondere mittels Gelenkwinkelsensoren des Robotermanipulators die aktuellen Positionen und Orientierungen aller Glieder und Gelenke des Robotermanipulators im Raum bekannt, so sind durch die Informationen aus dem aufgenommenen Bild über das Objekt im Arbeitsraum des Robotermanipulators auch die Position und/oder die Orientierung des Objekts relativ zum Robotermanipulator bekannt.
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Das Ermitteln der virtuellen geometrischen Volumenform durch die Recheneinheit erfolgt insbesondere durch ein iteratives Verfahren, bei dem bevorzugt Konturen, insbesondere Kanten, einer vorgegebenen Grundform iterativ so angepasst und insbesondere verengt werden, bis die virtuelle geometrische Volumenform an den Rändern des Objekts anliegt, bevorzugt mit einem gewissen Sicherheitsabstand. Alternativ bevorzugt wird, sofern möglich, die virtuelle geometrische Volumenform unmittelbar analytisch bestimmt, insbesondere dann, wenn die Abmessungen des Objekts bereits in analytischer Form (beispielsweise vektoriell) und entsprechenden Koordinaten in einem insbesondere erdfesten Koordinatensystem vorliegen.
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Es wird eine virtuelle geometrische Volumenform durch die Recheneinheit so ermittelt, dass die virtuelle geometrische Volumenform das Objekt virtuell vollständig umschließt. Dass die virtuelle geometrische Volumenform das Objekt virtuell vollständig umschließt, heißt nicht zwingend, dass die virtuelle geometrische Volumenform eine geschlossene Form sein muss. Vielmehr bedeutet dieser Ausdruck, dass keine Kante oder Fläche oder gedachte Verbindungslinien von Stützpunkten der virtuellen geometrischen Volumenform das Objekt durchdringen, es sei denn (optional) dort, wo das Objekt an einem Boden aufliegt oder die Oberfläche des Bodens durchdringt.
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Die virtuelle geometrische Volumenform dient dabei insbesondere zur Definition eines unzulässigen Bereichs innerhalb des Arbeitsraums, der bevorzugt vom Endeffektor des Robotermanipulators und weiterhin bevorzugt von allen anderen Punkten an den Gliedern und den Gelenken und unter Umständen weiteren Bauelementen des Robotermanipulators nicht angefahren werden soll. Dies verhindert vorteilhaft Kollisionen mit dem Objekt im Arbeitsraum des Robotermanipulators.
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Die Oberfläche, die als Rand der virtuellen geometrischen Volumenform den volumenförmigen Bereich der virtuellen geometrischen Volumenform begrenzt, dient dabei bevorzugt als virtuelle Wand für den Robotermanipulator. Bevorzugt wird dabei ein Potenzialfeld um die virtuelle geometrische Volumenform so erzeugt, dass der Robotermanipulator virtuell durch eine Kraft des Potenzialfelds von der virtuellen geometrischen Volumenform abgestoßen wird. Dies dient insbesondere beim manuellen Führen des Robotermanipulators dazu, dass dieser von dem Objekt mit ausreichendem Sicherheitsabstand ferngehalten wird, da dann der Anwender eine scheinbar natürlich abstoßende Kraft von dem Objekt weg erfährt. Bei der automatischen Ausführung eines Steuerprogramms hingegen werden vom Robotermanipulator abzufahrende Trajektorie und Bahnen insbesondere so geplant, dass sie den unzulässigen Bereich nicht durchstoßen. Sollte die aktuell ausgeführte Bahn des Robotermanipulators aus irgendeinem Grund in den unzulässigen Bereich aktuell eindringen oder voraussichtlich eindringen werden, wird bevorzugt der Robotermanipulator abgebremst, das heißt, stillgesetzt, bevorzugt durch ein sicheres Stopp-Verfahren.
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Es ist daher eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass alleine durch das Aufnehmen eines Bildes des Objekts im Arbeitsraum des Robotermanipulators eine Kollisionsvermeidung des Robotermanipulators mit dem Objekt im Arbeitsraum bereitgestellt werden kann.
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Bevorzugt weist das Verfahren weiterhin den Schritt auf:
- - Durchführen einer Bahnplanung zum Ausführen einer Aufgabe durch den Robotermanipulator, wobei die Bahn für den Robotermanipulator so definiert wird, dass sie außerhalb des unzulässigen Gebiets im Arbeitsraum des Robotermanipulators verläuft.
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Bevorzugt weist das Verfahren weiterhin den Schritt auf:
- - Ausführen der geplanten Bahn durch Ansteuern von Aktuatoren des Robotermanipulators zum Abfahren der geplanten Bahn.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Kameraeinheit eine Stereokameraeinheit. Eine Stereokameraeinheit weist insbesondere mehrere einzelne Kameras auf, insbesondere zwei Kameras, die ähnlich zu den zwei Augen eines Menschen durch die gleichzeitige Sicht aus zwei verschiedenen Standpunkten eine räumliche Information der Umgebung bilden können. Vorteilhaft erleichtert dies eine Bildanalyse durch die Recheneinheit, da durch diese stereografischen Informationen auch räumliche Informationen über die Position und/oder die Orientierung des Objekts entweder relativ zum Robotermanipulator, wenn dieser mit auf dem Bild abgelichtet ist, oder relativ zur Kameraeinheit zur Verfügung stehen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Kameraeinheit an einem Endeffektor oder am Robotermanipulator, insbesondere an einem distalen Ende des Robotermanipulators, angeordnet, wobei das Ermitteln der Position und/oder der Orientierung des Objekts im Arbeitsraum des Robotermanipulators relativ zum Robotermanipulator durch Bildanalyse des Bildes durch die Recheneinheit und auf Basis von Gelenkwinkelsensoren des Robotermanipulators erfolgt. Insbesondere ist die Kameraeinheit körperfest am distalen Ende des Robotermanipulators oder auch am Endeffektor angeordnet. Durch die körperfeste Anordnung und den Gelenkwinkelsensoren des Robotermanipulators ist dabei in einem Bezugssystem Robotermanipulators auch zu jeder Zeit eine Position und eine Orientierung der Kameraeinheit ermittelbar. Insbesondere ist die Position und Orientierung der Kameraeinheit gegenüber einem erdfesten Koordinatensystem bekannt, oder zumindest in dieses umrechenbar. Indem also durch die räumlichen Bildinformationen der (Stereo-) Kameraeinheit die relative Position zwischen dem Objekt und der Kameraeinheit und die relative Orientierung zwischen dem Objekt und der Kameraeinheit bekannt sind, sowie die Position und Orientierung der Kameraeinheit im Raum bekannt sind, ist auch die Position und die Orientierung des Objekts im Arbeitsraum des Robotermanipulators bekannt. Mit dieser Kenntnis ist also zu jeder Zeit auch die relative Position und die relative Orientierung zwischen dem Objekt und dem Robotermanipulator bekannt, da davon auszugehen ist, dass sich Position und Orientierung des Objekts im Arbeitsraum nicht ändern, während zu jedem Zeitpunkt auch bei einer Posenänderung des Robotermanipulators die aktuelle Position und Orientierung der Kamera wie oben beschrieben bekannt ist. Der Vorteil dessen, dass die Kamera am Robotermanipulator angeordnet ist, ist, dass keine externe Kameraeinheit notwendig ist und die Kameraeinheit immer zusammen mit dem Robotermanipulator bewegt und als einheitliche Baugruppe gehandhabt werden kann. Weiterhin vorteilhaft kann die Kameraeinheit am Robotermanipulator für weitere Aufgaben verwendet werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird durch die Kameraeinheit ein gemeinsames Bild des Robotermanipulators und des Objekts im Arbeitsraum des Robotermanipulators aufgenommen, wobei das Ermitteln der Position und/oder der Orientierung des Objekts im Arbeitsraum des Robotermanipulators relativ zum Robotermanipulator durch Bildanalyse des Bildes durch die Recheneinheit erfolgt. Das Bild der Kameraeinheit beinhaltet beim Aufnehmen des gemeinsamen Bildes des Robotermanipulators zusammen mit dem Objekt im Arbeitsraum des Robotermanipulators räumliche Informationen, insbesondere über Position und Orientierung des Objekts relativ zur Kameraeinheit sowie über Position und Orientierung des Robotermanipulators relativ zur Kameraeinheit, und damit auch eine Information bezüglich der Relativposition zwischen dem Robotermanipulator und dem Objekt sowie der relativen Orientierung zwischen dem Robotermanipulator und dem Objekt. Das gemeinsame Bild des Robotermanipulators und des Objekts drückt dabei aus, dass auf einem Bild sowohl der Robotermanipulator als auch das Objekt aufgenommen werden.
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Prinzipiell kann statt eines einzigen gemeinsamen Bildes auch dieses gemeinsame Bild aus zwei einzelnen Bildern oder aus mehreren einzelnen Bildern zusammengesetzt werden, bzw. aus den einzelnen Bildern die räumliche Information jeweils zwischen Objekt und Kameraeinheit und Robotermanipulatoren Kameraeinheit extrahiert werden, und diese einzelnen Informationen dabei zu der gesamten Information der relativen Position und relativen Orientierung zwischen Objekt und Robotermanipulator zusammengesetzt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Kameraeinheit an einem portablen Endgerät für einen Anwender angeordnet. Das portable Endgerät für den Anwender ist insbesondere ein Mobiltelefon, ein Tablett, ein Laptop Computer, oder Ähnliches. Wird die Kameraeinheit an einem solchen portablen Endgerät für einen Anwender verwendet, können insbesondere die mehrfach vorhandenen Linsen der Kameraeinheit des portablen Endgeräts als Stereokameraeinheit verwendet werden, um räumliche Informationen des Bildes zu erzeugen, da typischerweise moderne portable Endgeräte mit hochwertigen Kameraeinheiten ausgestattet sind und mehrere Linsensysteme aufweisen. Vorteilhaft kann mittels dieser Ausführungsform auf bestehende portable Endgeräte für Anwender zurückgegriffen werden, um das Einschränken eines Arbeitsraumes für einen Robotermanipulator zu vereinfachen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Kameraeinheit eine inertiale Messeinheit mit einem Lagewinkelsensor auf, wobei durch die inertiale Messeinheit mit dem Lagewinkelsensor eine absolute Orientierung des Objekts und/oder des Robotermanipulators ermittelt wird, wobei von der Recheneinheit eine Orientierung der virtuellen geometrischen Volumenform abhängig von der absoluten Orientierung des Objekts und/oder des Robotermanipulators ermittelt wird. Der Lagewinkelsensor umfasst insbesondere eine Kreiseleinheit mit einem Schwerkraftsensor, sodass in jeder beliebigen Orientierung der Kameraeinheit ermittelt werden kann, in welcher absoluten Orientierung die Kameraeinheit, das heißt aktuell gegenüber dem Schwerkraftvektor und damit dem Referenzellipsoid der Erde und insbesondere einer Tangentialebene an der Erdoberfläche, aufweist, Insbesondere die Orientierung der virtuellen geometrischen Volumenform wird dabei insbesondere so abhängig von der ermittelten absoluten Orientierung des Objekts und/oder des Robotermanipulators ermittelt, dass diese an die Richtung des Schwerkraftvektors angepasst wird. Insbesondere dann, wenn die virtuelle geometrische Volumenform durch einen einfachen und bekannten geometrischen Körper wie Zylinder, Quader, etc. angenähert wird, erfährt dieser geometrische Körper eine Ausrichtung entlang des Schwerkraftvektors. Dies erleichtert vorteilhaft das Aufstellen des Robotermanipulators und den intuitiv erfassbaren Bezug zwischen dem Robotermanipulator und der virtuellen geometrischen Volumenform.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin die Schritte auf:
- - Ausgeben eines Vorschlags zur virtuellen geometrischen Volumenform durch Anzeigen von Informationen über die Volumenform für einen Anwender an einer Anzeigeeinheit, und
- - Erfassen einer Eingabe des Anwenders bezüglich einer Bestätigung und/oder einer Vergrößerung der Volumenform und/oder einer Orientierungsänderung der Volumenform durch den Anwender an einer Eingabeeinheit,
wobei die virtuelle geometrische Volumenform auf Basis der erfassten Eingabe ermittelt wird.
Die Anzeigeeinheit ist bevorzugt ein Bildschirm des portablen Endgeräts für den Anwender, oder ein Bildschirm eines Anwenderrechners, eine Anzeige einer 3D Brille, ein Hologramm, oder Ähnliches. Bevorzugt ist außerdem die Anzeigeeinheit mit der Eingabeeinheit verbunden und besonders bevorzugt sind Anzeigeeinheit und Eingabeeinheit im selben Bauelement angeordnet, beispielsweise auf einem berührungsempfindlichen Bildschirm. Weiterhin bevorzugt wird der Vorschlag zur virtuellen geometrischen Volumenform in einer 3D Ansicht angezeigt, sodass der Anwender den Vorschlag zur virtuellen geometrischen Volumenform insbesondere durch Wischgesten oder durch Eingaben wie in gängigen CAD-Systemen verdrehen und verschieben kann, um einen umfassenden Eindruck von dem Vorschlag zur virtuellen geometrischen Volumenform zu erhalten. Insbesondere nur auf die Eingabe des Anwenders hin wird der Vorschlag zur virtuellen geometrischen Volumenform auch übernommen und daher eine besonders sichere Ausführung eines Steuerprogramms des Robotermanipulators sichergestellt. Der Vorschlag zur virtuellen geometrischen Volumenform entspricht dabei der zunächst durch die Recheneinheit ermittelten virtuellen geometrischen Volumenform, die nach diesem Prinzip daher zunächst durch die Recheneinheit ermittelt und berechnet wird, und vorteilhaft gemäß dieser Ausführungsform vom Anwender anpassbar ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Ermitteln der virtuellen geometrischen Volumenform so, dass die Außenflächen der virtuellen geometrischen Volumenform mit einem vorgegebenen Sicherheitsabstand vom Objekt entfernt sind. Der Sicherheitsabstand vom Objekt stellt insbesondere sicher, dass zuverlässig keine Kollision zwischen dem Robotermanipulator und dem Objekt auftritt, auch wenn der Robotermanipulator eine gewisse kinetische Energie aufweist und vor dem Objekt zum Abbremsen gezwungen wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die virtuelle geometrische Volumenform aus zumindest einer der folgenden Grundformen ausgewählt oder zusammengesetzt: Kugel, Quader, Zylinder, Würfel, Pyramide, dreidimensionales Hexagon.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Einschränken eines Arbeitsraumes eines Robotermanipulators, aufweisend eine Kameraeinheit, die zum Aufnehmen eines Bildes eines Objekts im Arbeitsraum des Robotermanipulators ausgeführt ist und aufweisend eine Recheneinheit, die dazu ausgeführt ist, auf Basis des Bildes eine Position und/oder eine Orientierung des Objekts im Arbeitsraum des Robotermanipulators relativ zum Robotermanipulator zu ermitteln, eine virtuelle geometrische Volumenform so zu ermitteln, dass die virtuelle geometrische Volumenform das Objekt virtuell vollständig umschließt, und den räumlichen Inhalt der Volumenform als unzulässiges Gebiet für den Robotermanipulator durch die Recheneinheit zu definieren, sodass der Arbeitsraum durch die Volumenform beschränkt wird.
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Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Systems ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Verfahren vorstehend gemachten Ausführungen.
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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.
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Es zeigen:
- 1 ein Verfahren zum Einschränken eines Arbeitsraumes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 ein System zum Einschränken eines Arbeitsraumes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 3 ein System zum Einschränken eines Arbeitsraumes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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1 zeigt ein Verfahren zum Einschränken eines Arbeitsraumes eines Robotermanipulators 1, aufweisend die Schritte:
- - Aufnehmen S1 eines Bildes eines Objekts 3 im Arbeitsraum des Robotermanipulators 1 durch eine Kameraeinheit 5,
- - Ermitteln S2 einer Position und einer Orientierung des Objekts 3 im Arbeitsraum des Robotermanipulators 1 relativ zum Robotermanipulator 1 durch eine Recheneinheit 7,
- - Ermitteln S3 einer virtuellen geometrischen Volumenform 9 durch die Recheneinheit 7 so, dass die virtuelle geometrische Volumenform 9 das Objekt 3 virtuell vollständig umschließt,
- - Definieren S4 des räumlichen Inhalts der Volumenform 9 als unzulässiges Gebiet für den Robotermanipulator 1 durch die Recheneinheit 7, sodass der Arbeitsraum durch die Volumenform 9 beschränkt wird,
- - Ausgeben S5 eines Vorschlags zur virtuellen geometrischen Volumenform 9 durch Anzeigen von Informationen über die Volumenform 9 für einen Anwender an einer Anzeigeeinheit 13, und
- - Erfassen S6 einer Eingabe des Anwenders bezüglich einer Bestätigung und/oder einer Vergrößerung der Volumenform 9 und/oder einer Orientierungsänderung der Volumenform 9 durch den Anwender an einer Eingabeeinheit 15,
wobei die virtuelle geometrische Volumenform 9 auf Basis der erfassten Eingabe ermittelt wird.
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Im Schritt S1 bestehen dabei zwei Ausführungsmöglichkeiten, wie das Bild des Objekts 3 aufgenommen wird. Zum einen durch eine Kameraeinheit 5, die am Robotermanipulator 1 selbst angeordnet ist, wodurch auf dem Bild insbesondere lediglich das Objekt 3 aufgenommen ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass das Bild ein gemeinsames Bild von Objekt 3 und Robotermanipulator 1 ist, sodass die Kameraeinheit 5 insbesondere vom Robotermanipulator 1 physisch losgelöst ist und besonders bevorzugt durch einen Anwender gehalten wird. Diese beiden Ausführungsformen werden ausführlicher im Rahmen der gezeigten Systeme 100 in der 2 und der 3 näher erläutert. Die im obigen Verfahren gezeigten Bezugszeichen können dennoch auf die 2 und auf die 3 zum besseren Verständnis übertragen werden, da das oben erklärte Verfahren auf beiden Systemen 100, wie folgt erklärt, ausgeführt werden kann.
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2 zeigt ein System 100 zum Einschränken eines Arbeitsraumes eines Robotermanipulators 1. Das System 100 weist eine als Stereokameraeinheit ausgebildete Kameraeinheit 5 auf, die am distalen Glied des Robotermanipulators 1 angeordnet ist und zum Aufnehmen eines Bildes eines Objekts 3 im Arbeitsraum des Robotermanipulators 1 dient. Am distalen Glied des Robotermanipulators 1 ist auch der Endeffektor des Robotermanipulators 1 angeordnet. Die Stereokameraeinheit 5 weist zwei einzelne Kameras auf, die gleichzeitig ein jeweiliges Teilbild aufnehmen. Weiterhin weist das System 100 eine Recheneinheit 7 auf, die zum Ermitteln einer Position und einer Orientierung des Objekts 3 im Arbeitsraum des Robotermanipulators 1 relativ zum Robotermanipulator 1 dient. Das Ermitteln der Position und der Orientierung des Objekts 3 im Arbeitsraum des Robotermanipulators 1 relativ zum Robotermanipulator 1 erfolgt durch Bildanalyse des Bildes durch die Recheneinheit 7 und auf Basis von Gelenkwinkelsensoren 11 des Robotermanipulators 1. Die Gelenkwinkelsensoren 11 erfassen hierfür jeweilige Winkel zwischen den durch ein jeweiliges Gelenk miteinander verbundenen Gliedern. Die räumliche Information aus dem Bild, die durch die Stereokamera-Funktionalität der Kameraeinheit 5 erhalten wird, erlaubt eine Bestimmung der relativen Position und einer relativen Orientierung des Objekts zur Kameraeinheit 5. Die Position und die Orientierung der Kameraeinheit 5 selbst ist wiederum in einem roboterfesten Referenzsystem bekannt, da mittels der Gelenkwinkelsensoren 11 eine aktuelle Pose des Robotermanipulators 1 bekannt ist, und damit die Position und Orientierung der Kameraeinheit 5 relativ zur fixen Basis (Sockel) des Robotermanipulators 1. Daraufhin ermittelt die Recheneinheit 7 in dem roboterfesten Referenzsystem eine virtuelle geometrische Volumenform 9 in Quaderform so, dass die virtuelle geometrische Volumenform 9 das Objekt 3 virtuell vollständig umschließt. Das Ermitteln der virtuellen geometrischen Volumenform 9 erfolgt so, dass die Außenflächen der virtuellen geometrischen Volumenform 9 mit einem vorgegebenen Sicherheitsabstand vom Objekt 3 entfernt sind. Ein Vorschlag zur virtuellen geometrischen Volumenform 9 wird durch Anzeigen der Volumenform 9 an einer Anzeigeeinheit 13 dem Anwender übermittelt. Der Anwender tätigt hierauf eine Eingabe zur Bestätigung an einer Eingabeeinheit 15. Anzeigeeinheit 13 und Eingabeeinheit 15 sind Bildschirm bzw. Maus/Tastatur an einem Anwenderrechner, der mit der Recheneinheit 7 verbunden ist. Die so bestätigte ermittelte virtuelle geometrische Volumenform wird von der Recheneinheit 7 abgespeichert. Der räumliche Inhalt der Volumenform 9 dient als unzulässiges Gebiet für den Robotermanipulator 1, sodass der Arbeitsraum durch die Volumenform 9 beschränkt wird. Beim Ausführen von Steuerprogrammen durch den Robotermanipulator 1 wird daher dieses Gebiet umfahren.
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3 zeigt ein System 100 zum Einschränken eines Arbeitsraumes eines Robotermanipulators 1. Das System 100 weist eine als Stereokameraeinheit ausgebildete Kameraeinheit 5 auf, die zum Aufnehmen eines gemeinsamen Bildes des Robotermanipulators 1 und des Objekts 3 im Arbeitsraum des Robotermanipulators 1 dient. Die Stereokameraeinheit weist zwei einzelne Kameras auf, die gleichzeitig ein jeweiliges Teilbild der Situation aufnehmen. Diese Kameraeinheit 5 ist an einem portablen Endgerät, einem Mobiltelefon, für einen Anwender angeordnet und nimmt ein Bild mit räumlichen Informationen des Robotermanipulators 1 zusammen mit dem Objekt 3 auf, wodurch die relative Position und die relative Orientierung zwischen Robotermanipulator 1 und Objekt ermittelt werden können. Weiterhin weist das System 100 eine Recheneinheit 7 auf, die zum Ermitteln einer Position und einer Orientierung des Objekts 3 im Arbeitsraum des Robotermanipulators 1 relativ zum Robotermanipulator 1 dient. Das Ermitteln der Position und der Orientierung des Objekts 3 im Arbeitsraum des Robotermanipulators 1 relativ zum Robotermanipulator 1 erfolgt wiederum durch Bildanalyse des Bildes durch die Recheneinheit 7. Ferner ermittelt die Recheneinheit 7 eine virtuelle geometrische Volumenform 9 in Quaderform so, dass die virtuelle geometrische Volumenform 9 das Objekt 3 virtuell vollständig umschließt. Das Ermitteln der virtuellen geometrischen Volumenform 9 erfolgt so, dass die Außenflächen der virtuellen geometrischen Volumenform 9 mit einem vorgegebenen Sicherheitsabstand vom Objekt 3 entfernt sind. Der räumliche Inhalt der Volumenform 9 dient hierbei als unzulässiges Gebiet für den Robotermanipulator 1, sodass der Arbeitsraum durch die Volumenform 9 beschränkt wird.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Robotermanipulator
- 3
- Objekt
- 5
- Kameraeinheit
- 7
- Recheneinheit
- 9
- virtuelle geometrische Volumenform
- 11
- Gelenkwinkelsensoren
- 13
- Anzeigeeinheit
- 15
- Eingabeeinheit
- 100
- System
- S1
- Aufnehmen
- S2
- Ermitteln
- S3
- Ermitteln
- S4
- Definieren
- S5
- Ausgeben
- S6
- Erfassen
