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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Desinfektion einer Bearbeitungsumgebung unter Einsatz eines Cobots gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Systemsteuerung zum Betrieb eines Systems für die Desinfektion einer Bearbeitungsumgebung unter Einsatz eines Cobots gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 19 sowie einen Cobot aufweisend eine solche Systemsteuerung gemäß Anspruch 20.
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Ein Verfahren zur Desinfektion einer Bearbeitungsumgebung unter Einsatz eines Roboters ist bereits aus der
TW I 592175 B bekannt. Der Roboter verfügt über einen Manipulator mit einem Endeffektor zum Desinfizieren von Objekten der Bearbeitungsumgebung, über eine Antriebsanordnung sowie über eine Sensoranordnung zum Erfassen von Objekten. Der bekannte Roboter ist für ein autonomes Desinfizieren der Objekte eingerichtet.
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Weiter ist aus der
US 2019/0331701 A ein Verfahren zur Überwachung einer Bearbeitungsumgebung unter Einsatz von kollaborativen Robotern (Cobots) bekannt, welche mit einem menschlichen Bearbeiter zusammenwirken. Hierbei unterstützt der Cobot den Bearbeiter in seiner Tätigkeit dadurch, dass ein Teil der im Rahmen der Überwachung anfallenden Aufgaben von dem Cobot wahrgenommen werden. Dem Cobot sind hierbei vorbestimmte Aufgaben zugewiesen, beispielsweise das Aufnehmen und Transportieren von durch den menschlichen Bearbeiter gesammelten Proben zu einem Labor.
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Der Ausgangspunkt der Erfindung ist hierbei, dass dem Cobot im Zusammenwirken mit dem Menschen üblicherweise lediglich eine passive Rolle zukommt. Der Cobot erledigt hierbei lediglich vordefinierte Aufgaben oder wird direkt vom Bearbeiter angesteuert, einzelne Verfahrensschritte vorzunehmen.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Desinfektion einer Bearbeitungsumgebung unter Einsatz eines Cobots anzugeben, wobei die Flexibilität und Effektivität des Verfahrens weiter erhöht wird.
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Das obige Problem wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
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Die vorschlagsgemäße Lösung geht davon aus, dass der Cobot über einen Manipulator mit mindestens einem Endeffektor zum Desinfizieren von Objekten der Bearbeitungsumgebung, über eine Antriebsanordnung zum Bewegen des Cobots sowie über eine Sensoranordnung verfügt, mittels welcher objektbezogene Sensordaten von mindestens einem Objekt der Bearbeitungsumgebung ermittelt werden. Unter der Bearbeitungsumgebung ist hierbei ein zur Desinfektion vorgesehenes Gebiet, vorzugsweise zumindest ein Abschnitt der Innenräume bzw. der Umgebung eines Gebäudes zu verstehen. Bei den in Rede stehenden Objekten kann es sich allgemein um unbewegliche Objekte wie Fußböden, Wände und Inneneinrichtung oder um bewegliche Objekte handeln. Die Bearbeitungsumgebung kann im Rahmen des vorschlagsgemäßen Verfahrens auch vorteilhafterweise eine hohe Anzahl an beweglichen Objekten aufweisen und hoch frequentiert werden. Beispiele hierfür sind Gewerbeeinheiten wie Büroflächen oder auch öffentlich zugängliche Umgebungen wie Bahnhöfe, Flughäfen oder dergleichen.
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Weiter wird davon ausgegangen, dass das Objekt in einer Arbeitsroutine gemäß einem mittels einer Systemsteuerung festgelegten Behandlungsplan bearbeitet, insbesondere mittels des Manipulators des Cobots desinfiziert wird.
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Wesentlich ist nun der grundsätzliche Gedanke, dass neben den objektbezogenen Sensordaten auch Umgebungsparameter sowie die Anwesenheit und/oder Handlungen eines Bearbeiters in die Festlegung des Behandlungsplans einfließen, um den Einsatz des Cobots möglichst weitgehend zu optimieren.
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Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass mittels der Systemsteuerung in einer Planungsroutine gemäß einer vorgegebenen Planungsvorschrift anhand der objektbezogenen Sensordaten, anhand von auf die Bearbeitungsumgebung bezogenen Umgebungsparametern sowie anhand von Bearbeiterdaten des menschlichen Bearbeiters der Behandlungsplan für das Objekt festgelegt wird.
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Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung gemäß Anspruch 2, wonach eine Zusammenstellung von Behandlungsplänen vorgegeben ist, welche sowohl ein automatisiertes Desinfizieren des Objekts mittels des Cobots als auch ein manuelles Bearbeiten des Objekts durch den menschlichen Bearbeiter vorsehen sein können. Hiermit wird erreicht, dass der Cobot das Desinfizieren der Objekte möglichst weitgehend autonom vornimmt. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass die Bearbeitung von Objekten, die vom Cobot nicht vorgenommen werden kann oder nicht vorgenommen werden soll, vom menschlichen Bearbeiter wahrgenommen wird.
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In der weiteren Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 sind den vorgegebenen Behandlungsplänen jeweils Behandlungsregeln zugeordnet, deren Erfüllen anhand der Umgebungsparameter und der Bearbeiterdaten geprüft wird. Folglich kann auf einfache Weise eine Selektion des jeweils optimalen Behandlungsplans anhand der Behandlungsregeln erfolgen.
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Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung gemäß Anspruch 4, dass in der Planungsroutine mittels der Systemsteuerung das Objekt anhand der objektbezogenen Sensordaten in eine Objektklasse aus einer Zusammenstellung von vorgegebenen Objektklassen klassifiziert wird, wobei den vorgegebenen Objektklassen jeweils mindestens ein vorgegebener Behandlungsplan zugeordnet ist. Das Klassifizieren erlaubt hierbei ebenfalls eine optimierte und einfach zu konfigurierende Festlegung des Behandlungsplans.
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In der Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 ist vorgesehen, dass in dem Klassifizieren des Objekts ein Erkennungsgrad ermittelt wird, wobei auf ein Unterschreiten eines Schwellwerts durch den Erkennungsgrad das Objekt als ein anzulernendes Objekt eingeordnet wird. Hiermit werden Fehlerkennungen von Objekten vermieden.
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Gemäß Anspruch 6 wird bzw. werden in einer Lernfahrtroutine als anzulernende Objekte eingeordnete Objekte vom Cobot angefahren und der Bearbeiter wird zum Durchführen einer Bearbeiteraktion, vorzugsweise einem manuellen Klassifizieren des Objekts aufgefordert. Somit kann die Erkennung von zuvor dem System unbekannten Objekte erlernt werden und ein zukünftiges, automatisiertes Klassifizieren dieser Objekte ermöglicht werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Lernfahrtroutine sind Gegenstand der Ansprüche 7 und 8.
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Allgemein kann zum Vorgeben eines Behandlungsplans eine Lernroutine des Cobots durchgeführt werden, wobei in den weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 9 und 10 dem zu erlernenden Behandlungsplan ein vom Bearbeiter durchgeführter Bewegungsablauf zugrunde gelegt wird.
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Anspruch 11 gibt eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens an, wobei in der Arbeitsroutine ein Fehlerkriterium geprüft wird. Mit Erfüllen des Fehlerkriteriums kann insbesondere auf eine fehlerhafte Objektklassifizierung geschlossen werden. Das Objekt wird dann beispielsweise als anzulernendes Objekt eingeordnet.
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Besonders vorteilhaft ist auch die bevorzugte Ausgestaltung gemäß Anspruch 12, bei der ein Zugänglichkeitskriterium des Cobots zu dem Objekt anhand der Sensordaten geprüft wird. Beispielsweise kann ein zu behandelndes Objekt durch weitere Objekte blockiert und somit für den Cobot unzugänglich sein. Ein manuelles Bearbeiten des Objekts dient dann insbesondere einer Sicherstellung einer Behandlung des Objekts, etwa über die Schaffung eines Zugangs zum Objekt oder durch ein manuelles Desinfizieren.
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Die weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 13 bis 16 betreffen eine Aufforderung an den Bearbeiter zum Durchführen einer gemäß dem Behandlungsplan vorgesehenen, manuellen Bearbeiteraktion. Neben dem autonomen Desinfizieren von Objekten kann somit auch der menschliche Bearbeiter zu manuellen Bearbeiteraktionen angeleitet werden, etwa zur Bearbeitung von sensiblen Objekten. Der Cobot nimmt somit nicht nur eine passive Rolle im Zusammenwirken mit dem Bearbeiter ein, sondern unterstützt den Bearbeiter aktiv.
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Besonders zweckmäßig sind auch die Ausgestaltungen des vorschlagsgemäßen Verfahrens gemäß den Ansprüchen 17 und 18, wobei vom Cobot eine Erkundungsroutine vorgenommen wird. Hiermit kann insbesondere das Festlegen der Behandlungspläne für die Objekte vorab erfolgen.
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Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 19, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Systemsteuerung zum Betrieb eines Cobots für die Desinfektion einer Bearbeitungsumgebung als solche beansprucht. Die vorschlagsgemäße Systemsteuerung kann hierbei die angesprochene Planungsroutine des vorschlagsgemäßen Verfahrens durchführen. Insoweit darf zur vorschlaggemäßen Systemsteuerung auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren verwiesen werden.
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Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 20, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Cobot für die Desinfektion einer Bearbeitungsumgebung, welcher eine vorschlagsgemäße Systemsteuerung aufweist, als solcher beansprucht. Auch insoweit darf auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren verwiesen werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 einen vorschlagsgemäßen Cobot in einer Bearbeitungsumgebung zur Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens,
- 2 ein schematisches Diagramm von Beispielen einer Planungsroutine mit einer Objektklassifizierung,
- 3 ein Ablaufdiagramm des vorschlagsgemäßen Verfahrens und
- 4 eine schematische Darstellung einer Bearbeitungsumgebung.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Desinfektion einer Bearbeitungsumgebung 1 unter Einsatz eines Cobots 2 im Zusammenwirken mit einem menschlichen Bearbeiter 3. In 1 ist hierbei ein Teilbereich der Bearbeitungsumgebung 1 angedeutet, welche vorzugsweise durch eine öffentlich zugängliche Umgebung gebildet wird. Zur Bearbeitungsumgebung 1 darf allgemein auf die einleitenden Ausführungen verwiesen werden.
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Der Cobot 2 verfügt über einen Manipulator 4 mit mindestens einem Endeffektor 5, 6 zum Desinfizieren von Objekten 7 der Bearbeitungsumgebung 1. In 1 sind gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung mehrere Endeffektoren 5, 6 dargestellt, welche hier ein Desinfizieren der Objekte 7 über verschiedene Methoden bewirken. Der Endeffektor 5 dient hier einem Vernebeln bzw. Bedampfen der Objekte 7, insbesondere mit einem Desinfektionsmittel, während der Endeffektor 6 ein Desinfizieren über eine Bestrahlung, hier mittels UV-Strahlung, bewirkt. Weitere Ausgestaltungen von Endeffektoren 5, 6 sind denkbar. Ebenfalls können weitere Endeffektoren vorgesehen sein, welche anderen Zwecken als der Desinfektion dienen.
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Weiter verfügt der Cobot 2 über eine Antriebsanordnung 8 zum Bewegen des Cobots 2, welche hier und vorzugsweise als Fahrwerksanordnung ausgebildet ist. Die Antriebsanordnung 8 erlaubt hierbei die Bewegung des Cobots 2 in der Bearbeitungsumgebung 1 und vorzugsweise den Betrieb des Cobots 2 als Automated Guided Vehicle (AGV).
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Ferner verfügt der Cobot 2 über eine Sensoranordnung 9, mittels welcher objektbezogene Sensordaten von mindestens einem Objekt 7 der Bearbeitungsumgebung 1 ermittelt werden. Besonders bevorzugt weist die Sensoranordnung 9 mindestens einen optischen Sensor wie eine Kamera auf. Hier verfügt die Sensoranordnung 9 gemäß einer nicht im Detail dargestellten Ausgestaltung zumindest über eine Kamera zur zweidimensionalen Bilderfassung sowie über eine 3D-Kamera, vorzugsweise eine Stereo-Kamera. Die Sensoranordnung 9 ermittelt hierbei objektbezogene Bilddaten. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Sensoranordnung 9 auch Abstandssensoren, vorzugsweise eine Lidar- und/oder Radareinrichtung aufweisen, welche auch bei der Fortbewegung des Cobots 2 herangezogen werden können.
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Bei den Objekten 7 kann es sich allgemein um verschiedene bewegliche oder unbewegliche Objekte handeln, wobei ebenfalls auf die einleitenden Ausführungen verwiesen werden darf. Vorliegend sind beispielhaft verschiedene bewegliche Objekte 7 dargestellt und jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das jeweilige Objekt 7 wird in einer Arbeitsroutine gemäß einem mittels einer Systemsteuerung 10 festgelegten Behandlungsplan bearbeitet. Wie aus den nachfolgenden Erläuterungen noch deutlich wird, kann es sich hierbei prinzipiell um eine automatisierte Bearbeitung des Objekts 7 durch den Cobot 2, insbesondere um ein Desinfizieren mittels des Manipulators 4 und den Endeffektoren 5, 6, um eine manuelle Bearbeitung durch den menschlichen Bearbeiter 3 oder auch um eine gemeinsame Bearbeitung durch den Bearbeiter 3 und den Cobot 2 handeln.
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Die Systemsteuerung 10 ist hier und vorzugsweise dem Cobot 2 zugeordnet. Die Systemsteuerung 10 kann hierbei neben dem Festlegen des Behandlungsplans auch weitere, auf den Cobot 2 bezogene steuerungstechnische Aufgaben wahrnehmen, beispielsweise die Ansteuerung der Antriebsanordnung 8 und/oder des Manipulators 4, sowie die Ansteuerung der Sensoranordnung und Auswertung der Sensordaten übernehmen. Bei der Systemsteuerung 10 kann es sich auch in einer nicht dargestellten Ausgestaltung um eine, insbesondere ortsfeste, zentrale Steuerung handeln, welche mit einer oder mehreren dezentralen Steuerungen kommuniziert. Denkbar ist auch die Verwendung von mehreren Cobots 2, welche jeweils über entsprechende dezentrale Steuerungen gesteuert werden und miteinander vorzugsweise über ein Netzwerk kommunizieren. Die entsprechenden dezentralen Steuerungen können gemeinsam oder einzeln die Planungsroutine ausführen und/oder wiederum den Behandlungsplan von einer zentralen Steuerung erhalten.
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Wesentlich ist nun, dass mittels der Systemsteuerung 10 in einer Planungsroutine gemäß einer vorgegebenen Planungsvorschrift anhand der objektbezogenen Sensordaten, anhand von auf die Bearbeitungsumgebung 1 bezogenen Umgebungsparametern sowie anhand von Bearbeiterdaten des menschlichen Bearbeiters 3 der Behandlungsplan für das Objekt 7 festgelegt wird.
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Der Behandlungsplan weist allgemein Vorgaben über die durchzuführende Behandlung des Objekts 7 auf. Vorzugsweise gibt der Behandlungsplan an, ob und wie eine Desinfektion des Objekts 7 durchgeführt wird. Der Behandlungsplan kann unter anderem eine manuelle Bearbeiteraktion und/oder eine mittels des Cobots 2 durchzuführende Behandlung vorgeben. Zudem kann der Behandlungsplan die weitere Ausgestaltung der Desinfektion enthalten, beispielsweise die Zeitdauer der Behandlung, den zu verwendenden Endeffektor 5, 6, ein zu verwendendes Desinfektionsmittel, beim Desinfizieren einzuhaltende Bewegungsabläufe des Manipulators 4, Anzahl der Wiederholungen einer Behandlung oder dergleichen. Ebenfalls kann der Behandlungsplan angeben, dass eine Behandlung durch den Cobot 2 und/oder den Bearbeiter 3 ausbleiben soll.
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Die Umgebungsparameter geben hierbei allgemein Randbedingungen der Bearbeitungsumgebung 1 wie die Uhrzeit, Temperatur, öffentliche Zugänglichkeit der Bearbeitungsumgebung 1, Lichtverhältnisse, Anwesenheit weiterer Personen neben dem Bearbeiter 3 oder dergleichen an. Die Bearbeiterdaten beziehen sich vorzugsweise auf die Anwesenheit bzw. Verfügbarkeit des Bearbeiters 3, die im Rahmen des Verfahrens durch den Bearbeiter 3 auszuführenden Aufgaben oder dergleichen. Bei der Planungsvorschrift handelt es sich allgemein um eine Vorgabe dahingehend, wie der Behandlungsplan abhängig von den Sensordaten, den Umgebungsparametern und den Bearbeiterdaten festzulegen ist. Die Planungsvorschrift kann beispielsweise auch über eine Optimierungsroutine umgesetzt sein, in welcher der Behandlungsplan angesichts der Randbedingungen in Hinsicht auf vorbestimmte Kriterien optimiert wird.
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Besonders bevorzugt ist in der Planungsroutine eine Zusammenstellung von Behandlungsplänen vorgegeben. Mindestens einer der vorgegebenen Behandlungspläne sieht ein automatisiertes Desinfizieren des Objekts 7 mittels des Cobots 2 vor und mindestens einer der vorgegebenen Behandlungspläne sieht ein manuelles Bearbeiten des Objekts 7 durch den menschlichen Bearbeiter 3 vor. In der Planungsroutine wird gemäß der Planungsvorschrift anhand der objektbezogenen Sensordaten, der Umgebungsparameter sowie der Bearbeiterdaten einer der vorgegebenen Behandlungspläne als Behandlungsplan für das Objekt 7 festgelegt. Die Planungsvorschrift enthält somit eine Vorgabe, wie die Selektion aus den vorgegebenen Behandlungsplänen vorgenommen wird.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind den vorgegebenen Behandlungsplänen jeweils Behandlungsregeln zugeordnet, wobei in der Planungsroutine mittels der Systemsteuerung 10 das Erfüllen der Behandlungsregeln anhand der Umgebungsparameter und der Bearbeiterdaten geprüft wird. Ein vorgegebener Behandlungsplan, dessen zugeordnete Behandlungsregel erfüllt wird, wird dann für das Objekt 7 festgelegt. Soweit mehrere Behandlungsregeln erfüllt werden, kann auch eine Priorisierung der Behandlungspläne vorgegeben sein, nach welcher entschieden wird, welcher dieser Behandlungsplane für das Objekt 7 festgelegt wird. Für die jeweilige Behandlungsregel kann auch ein Erfüllungsgrad ermittelt werden, welcher eine Wahrscheinlichkeit für das Erfüllen der Behandlungsregel repräsentiert. Eine Priorisierung der zugeordneten Behandlungspläne kann anhand des Erfüllungsgrads erfolgen.
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Ebenfalls ist besonders bevorzugt, dass in der Planungsroutine mittels der Systemsteuerung 10 das Objekt 7 anhand der objektbezogenen Sensordaten in eine Objektklasse aus einer Zusammenstellung von vorgegebenen Objektklassen klassifiziert wird. Besonders zweckmäßig ist hierbei den vorgegebenen Objektklassen jeweils mindestens ein vorgegebener Behandlungsplan zugeordnet und für das Objekt 7 wird ein vorgegebener Behandlungsplan der Objektklasse, in welche das Objekt 7 klassifiziert wird, als Behandlungsplan festgelegt. Entsprechend kann das Festlegen des Behandlungsplans auf flexible und einfache Art über die Objektklassifizierung durchgeführt werden.
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In 2 sind schematisch vorgegebene Objektklassen 11, 12, 13, 14, 15, 16 sowie deren zugeordnete Behandlungspläne 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 und Behandlungsregeln 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32 dargestellt. Die Objektklassen können hierbei auch Objekt-Oberklassen und Objekt-Unterklassen oder dergleichen in verschiedenen Ausgestaltungen aufweisen. In 3 ist beispielhaft eine Objekt-Oberklasse „Computer-Hardware“ 11 gezeigt, welche als Objekt-Unterklassen unter anderem die Objektklassen „Desktop-Tastatur“ 12 und „Notebook-Tastatur“ 13 aufweist. Für die Objektklassen „Desktop-Tastatur“ 12 und „Notebook-Tastatur“ 13 sind jeweils zwei Behandlungspläne 17, 18; 19, 20 vorgegeben, welchen wiederum die Behandlungsregeln 25, 26; 27, 28 zugeordnet sind.
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Wird ein Objekt 7 in die Objektklasse „Desktop-Tastatur“ 12 klassifiziert, kann beispielsweise ein Erfüllen der Behandlungsregel 25 („Bearbeiter abwesend?“) und der Behandlungsregel 26 („Tagzeit?“) anhand der Umgebungsparameter und der Bearbeiterdaten geprüft werden, hier anhand der Uhrzeit sowie anhand die Anwesenheit des Bearbeiters 3 betreffenden Bearbeiterdaten. Abhängig davon, welche der Behandlungsregeln 25, 26 erfüllt ist bzw. sind, wird einer der Behandlungspläne 17, 18 für das Objekt 7 festgelegt. Behandlungsplan 17 sieht hier eine automatisierte Desinfektion über ein Vernebeln sowie eine UV-Bestrahlung mit einem bestimmten Bewegungsablauf für den Manipulator 4 vor. Behandlungsplan 18 sieht dagegen vor, dass keine Behandlung erfolgt.
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Für die Objektklasse „Notebook-Tastatur“ 13 sind auf ähnliche Weise zwei Behandlungspläne 19, 20 vorgegeben, wobei Behandlungsplan 19 beispielsweise einen alternativen Bewegungsablauf für den Manipulator 4 vorgibt, wodurch das durchzuführende Desinfizieren für das jeweilige Objekt 7 optimiert werden kann. In Behandlungsplan 20 ist dagegen vorgesehen, dass eine manuelle Desinfektion des Objekts 7 erfolgen soll.
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Weiter ist in 2 für die Objektklasse „Telefon“ 14 beispielhaft dargestellt, dass je nach Erfüllen der Behandlungsregel 29 („Tagzeit?“) bzw. Behandlungsregel 30 („Nachtzeit?“) verschiedene Methoden zur Desinfektion, hier UV-Bestrahlung bzw. Vernebeln in den Behandlungsplänen 21, 22 vorgesehen sind. Für die Objektklasse „Sitzmöbel“ 15 ist beispielhaft dargestellt, dass auf Erfüllen der Behandlungsregel 31 („Nachtzeit?“) der Behandlungsplan 23 festgelegt wird, der ein Bewegen des Objekts 7 vorsieht, etwa um einen Zugang zu weiteren Objekten 7 der Bearbeitungsumgebung 1 zu schaffen. Das Bewegen des Objekts 7 kann hierbei als manuelles Bewegen und/oder automatisiertes Bewegen mittels des Cobots 2 vorgegeben werden. Ferner ist beispielhaft in 2 dargestellt, dass für die Objektklasse „Lebensmittel“ 16 der Behandlungsplan 24 keine Behandlung vorsieht. Die zugeordnete Behandlungsregel 32 gilt hierbei immer als erfüllt, womit die Behandlung entsprechend klassifizierter Objekte 7 stets ausbleibt.
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In 3 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des vorschlagsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das Verfahren beginnt hierbei mit Aktion 33. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird eine Bewegungsroutine 34 des Cobots 2 mittels der Systemsteuerung 10 durchgeführt, wobei hier die Bearbeitungsumgebung 1 wie in 4 gezeigt in verschiedene Bereiche 35, etwa verschiedene Innenräume, eingeteilt wird. Zunächst wird in Aktion 36 geprüft, ob alle Bereiche 35 bereits durchlaufen wurden. Falls noch Bereiche 35 zur Bearbeitung verbleiben, wird der nächste Bereich 35 in Aktion 37 durch den Cobot 2 mittels der Antriebsanordnung 8 angefahren. Sollten keine Bereiche 35 zur Bearbeitung verbleiben, wird das Verfahren in Aktion 38 beendet. Wie in 4 weiter gezeigt, ist beispielsweise für den Cobot 2 eine Route durch die Bearbeitungsumgebung 1 vorgegeben, wobei die Route automatisch mittels der Systemsteuerung 10 oder auch durch ein Führen des Cobots 2 vom Bearbeiter 3 vorgegeben werden kann. Die Vorgabe der Route kann beispielsweise mittels der Systemsteuerung 10 auf Grundlage der in der noch zu erläuternden Erkundungsroutine ermittelten Sensordaten erfolgen. Im Rahmen der Bewegungsroutine 34 können die auf die Bearbeitungsumgebung 1 bezogene Sensordaten erfasst und fortlaufend gespeichert werden.
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In Aktion 39 werden die Objekte 7 in dem angefahrenen Bereich 35 mittels der Sensoranordnung 9 erfasst. Auch hierbei kann ein Hinterlegen von objektbezogenen Sensordaten vorgenommen werden und die hinterlegten Sensordaten mit denen in der laufenden Bearbeitung erfassten Sensordaten verglichen werden, beispielsweise um Änderungen an Objekten 7, etwa ein erfolgtes Verschieben von Objekten 7, und/oder das Hinzufügen bzw. Entfernen von Objekten 7 zu ermitteln. In Aktion 40 wird ein Objekt 7 zur Objekterkennung selektiert, wobei hier und vorzugsweise die Objekte 7 nacheinander der Objekterkennung zugeführt werden.
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In Aktion 41 wird eine Objekterkennung vorgenommen, welche hier und vorzugsweise über die bereits beschriebene Objektklassifizierung vorgenommen wird. Vorzugsweise wird hierfür eine Bilderkennung auf Grundlage optischer Sensordaten durchgeführt, wobei auf aus dem Stand der Technik bekannte Methoden zur Bilderkennung zurückgegriffen werden kann. Die optischen Sensordaten können auch mehrstufig erfasst werden, wobei beispielsweise zweidimensionale Bilddaten des Objekts 7 und ergänzend dreidimensionale Bilddaten des Objekts 7 ermittelt werden. Das Ermitteln der dreidimensionalen Bilddaten kann über ein Bewegen des Manipulators 4, ein Bewegen des Cobots 2 und/oder über den bereits angesprochenen Einsatz einer 3D-Kamera erfolgen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird mit dem Klassifizieren des Objekts 7 ein auf die Objektklassen bezogener Erkennungsgrad ermittelt. Bei dem Erkennungsgrad handelt es sich um ein Maß für die Zuverlässigkeit des Klassifizierens. Für den Erkennungsgrad ist ein Schwellwert vorgegeben, wobei in Aktion 42 ein Überschreiten des Schwellwerts geprüft wird. Nur auf ein Überschreiten des Schwellwerts durch den Erkennungsgrad wird das Objekt 7 in Aktion 43 in einer der vorgegebenen Objektklassen klassifiziert. Vorzugsweise wird auf ein Unterschreiten des Schwellwerts durch den Erkennungsgrad das Objekt 7 in Aktion 44 als anzulernendes Objekt eingeordnet.
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Die Einordnung als anzulernendes Objekt erfolgt somit vorzugsweise dann, wenn das jeweilige Objekt 7 nicht bzw. nicht mit ausreichend hoher Sicherheit erkannt werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird bzw. werden in einer Lernfahrtroutine das als anzulernendes Objekt eingeordnete Objekt 7 bzw. die als anzulernende Objekte eingeordneten Objekte 7 vom Cobot 2 angefahren und der Bearbeiter 3 zum Durchführen einer Bearbeiteraktion, vorzugsweise einem manuellen Klassifizieren des Objekts 7 aufgefordert. Das Auffordern kann über eine Benutzerschnittstelle, insbesondere über eine Benutzerschnittstelle 45 des Cobots 2 und/oder über ein Mobilgerät 46 des Bearbeiters 3, erfolgen. Beispielsweise werden auf der Benutzerschnittstelle die objektbezogenen Bilddaten angezeigt, wobei die mit der Bilderkennung erkannten Objekte 7 durch einen Hüllkörper, etwa eine Bounding Box, markiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Cobot 2 auch eine Geste zur Identifizierung des Objekts 7 durchführen und beispielsweise mit dem Manipulator 4 auf das Objekt 7 zeigen.
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In dem manuellen Klassifizieren wird das Objekt 7 vorzugsweise durch den Bearbeiter 3 in eine bereits vorgegebene Objektklasse oder in eine neu erzeugte Objektklasse eingeordnet. Hierbei kann das manuelle Klassifizieren für die zukünftige automatische Klassifizierung herangezogen werden, sodass der Automatisierungsgrad stetig erhöht wird. Insbesondere wird der neu erzeugten Objektklasse vom Bearbeiter 3 über eine Benutzerschnittstelle des Cobots 2 ein Behandlungsplan, vorzugsweise anhand einer Auswahl aus der Zusammenstellung von vorgegebenen Behandlungsplänen, zugeordnet. Der Bearbeiter 3 kann folglich den Behandlungsplan anhand von bereits vorhandenen Vorlagen auswählen. Die Auswahl kann beispielsweise über einen Touchscreen und/oder über eine Spracheingabe erfolgen.
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Die Lernfahrroutine wird vorzugsweise auf Erfüllen eines Lernfahrtkriteriums mittels der Systemsteuerung 10 ausgelöst. Das Lernfahrtkriterium kann das Vorliegen einer Mindestanzahl an als anzulernende Objekte eingeordneten Objekten 7 betreffen, sodass beispielsweise der Bearbeiter 3 erst zum manuellen Klassifizieren herangezogen werden muss, wenn eine nennenswerte Zahl von Objekten 7 nicht zuverlässig erkannt wurde. Ebenfalls kann das Erfüllen des Lernfahrtkriteriums zeitgesteuert ausgelöst werden, insbesondere zyklisch, und/oder die Lernfahrtroutine nach einer bestimmten Anzahl von erfolgten Bearbeitungen erfolgen.
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Wird ein Objekt 7 mit einem über dem Schwellwert liegenden Erkennungsgrad erkannt, wird in Aktion 47 vorzugsweise wie bereits beschrieben anhand eines Prüfens der zugeordneten Behandlungsregeln ein Behandlungsplan festgelegt. Hierauf kann die Arbeitsroutine ausgelöst werden, wobei das Objekt in einer Arbeitsroutine gemäß dem Behandlungsplan bearbeitet wird. Sieht der Behandlungsplan ein automatisiertes Desinfizieren des Objekts 7 vor, wird diese in Aktion 48 vorgenommen.
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Der Behandlungsplan kann unter anderem einen vorzunehmenden Bewegungsablauf enthalten, welcher mittels des Manipulators 4 und/oder der Antriebsanordnung 8 durchlaufen wird. Besonders bevorzugt ist es, wenn zum Vorgeben eines Behandlungsplans eine Lernroutine des Cobots 2 durchgeführt wird, wobei vorzugsweise vom Cobot 2 in der Lernroutine ein durch den Bearbeiter 3 durchgeführter Bewegungsablauf, insbesondere ein manuelles Führen des Manipulators 4 und/oder des Cobots 2 durch den Bearbeiter, als Vorlage für den Behandlungsplan ermittelt wird. Die Lernroutine wird beispielsweise durch den Bearbeiter 3 manuell gestartet, der Bewegungsablauf durchgeführt und die Lernroutine durch den Bearbeiter 3 manuell beendet. Weiter bevorzugt wird der Bewegungsablauf nach erfolgtem Anlernen dem Bearbeiter 3 durch den Cobot 2 demonstriert, wodurch der Bewegungsablauf durch den Bearbeiter 3 geprüft und gegebenenfalls korrigiert werden kann.
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Eine weitere Optimierung des Behandlungsplans und insbesondere des Bewegungsablaufs kann auch mittels der Systemsteuerung 10 im Rahmen einer Optimierungsroutine erfolgen. Hierbei kann der Behandlungsplan unter verschiedenen Kriterien optimiert werden, beispielsweise einem möglichst vollständigen Desinfizieren, einer möglichst schnellen Bearbeitung, zur Energieeinsparung oder dergleichen. Der entsprechend optimierte Behandlungsplan kann dann als vorgegebener Behandlungsplan verwendet werden. Der optimierte Behandlungsplan kann dem Bearbeiter 3 wiederum über eine Benutzerschnittstelle ausgegeben und/oder dem Bearbeiter durch den Cobot 2 demonstriert werden, wodurch der Bearbeiter 3 den Bewegungsablauf prüfen und gegebenenfalls korrigieren kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird in Aktion 49 das Erfüllen eines Fehlerkriteriums in der Arbeitsroutine geprüft. Auf Erfüllen des Fehlerkriteriums wird das Objekt 7 vorzugsweise in Aktion 44 als anzulernendes Objekt eingeordnet, da mit dem Auftreten eines Fehlers in der autonomen Bearbeitung von einer fehlerhaften Objekterkennung ausgegangen werden kann.
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Vorzugsweise sind die objektbezogenen Sensordaten auch repräsentativ für die Umgebung und/oder Anordnung des Objekts 7 in der Bearbeitungsumgebung 1. In der Arbeitsroutine kann damit ein Zugänglichkeitskriterium des Cobots 2 zu dem Objekt anhand der Sensordaten geprüft werden. Das Zugänglichkeitskriterium ist hierbei repräsentativ dafür, ob ein Anfahren des Objekts 7 durch den Cobot 2 und/oder eine Behandlung des Objekts 7 mittels des Manipulators 4 aufgrund der räumlichen Anordnung des Objekts 7 möglich ist. Auf Nichterfüllen des Zugänglichkeitskriteriums wird das Objekt 7 als anzulernendes Objekt eingeordnet und/oder für das Objekt 7 wird ein vorgegebener Behandlungsplan, welcher ein manuelles Bearbeiten des Objekts, insbesondere ein manuelles Bewegen und/oder die Schaffung eines Zugangs zum Objekt 7 für den Cobot 2, durch den menschlichen Bearbeiter 3 vorsieht, neu festgelegt. Folglich wird bei einer fehlenden Zugänglichkeit der menschliche Bearbeiter 3 zur Unterstützung des Cobots 2 herangezogen. Es kann jedoch auch ein Behandlungsplan enthaltend eine Bewegung des Objekts 7 durch den Cobot 2 festgelegt sein. Beispielsweise ist für die Objektklasse „Sitzmöbel“ 15 aus 2 ein automatisiertes Bewegen durch den Cobot 2 vorgesehen, wodurch der Cobot 2 Zugang zu weiteren Objekten 7 erhalten kann.
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Wenn der Behandlungsplan ein manuelles Bearbeiten des Objekts 7 durch den menschlichen Bearbeiter 3 vorsieht, wird der Bearbeiter 3 in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung mittels der Systemsteuerung 10 zum Durchführen der Bearbeiteraktion aufgefordert. Die vom menschlichen Bearbeiter 3 auszuführende Bearbeiteraktion für das Objekt 7 kann hierbei ein manuelles Desinfizieren und/oder ein manuelles Bewegen des Objekts 7 umfassen.
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Die Aufforderung erfolgt vorzugsweise über eine Benutzerschnittstelle, etwa auf dem Mobilgerät 46 des Bearbeiters. Besonders bevorzugt ist ebenfalls eine Aufforderung über eine Benutzerschnittstelle 45 des Cobots 2, etwa über eine Sprachausgabe, mittels eines Durchlaufens einer vorgegebenen Aufforderungsgeste des Cobots 2, etwa ein Zeigen auf das jeweilige Objekt 7 mittels des Manipulators 4, und/oder mittels eines Markierens des Objekts 7 durch den Cobot 2. Beispielsweise kann hierzu eine entfernbare Markierung auf das Objekt 7 gebracht werden. Dem Cobot 2 kommt in dieser Ausgestaltung somit eine aktive Rolle in der Behandlung zu, wobei der Cobot 2 den menschlichen Bearbeiter nicht nur durch die autonome Bearbeitung unterstützt, sondern den Bearbeiter auch weitergehend anleitet.
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Die Aufforderung kann zeitnah nach der Objekterkennung erfolgen, etwa wenn der Cobot 2 in Begleitung des Bearbeiters 3 ist. Ebenfalls können beispielsweise bei Abwesenheit eines Bearbeiters 3 Informationen zu den manuell zu bearbeitenden Objekten 7 zunächst hinterlegt werden, wobei der Cobot 2 mit der autonomen Bearbeitung fortfährt. Sobald der Bearbeiter 3 anwesend ist, kann dieser die Aufforderung zu den Bearbeiteraktionen erhalten, wobei der Cobot 2 den Bearbeiter 3 insbesondere zu den jeweiligen Objekten 7 führt und dem Bearbeiter 3 Informationen zum jeweiligen Behandlungsplan zur Verfügung gestellt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird das Durchführen der Bearbeiteraktion mittels der Sensoranordnung 9 überwacht, wobei vorzugsweise von der Sensoranordnung 9 ermittelte, auf das Durchführen der Bearbeiteraktion bezogene Sensordaten mittels der Systemsteuerung 10 hinterlegt werden. Entsprechend wird die Durchführung der Bearbeiteraktion anhand der Sensordaten dokumentiert. Zudem kann die Bearbeiteraktion anhand der auf das Durchführen der Bearbeiteraktion bezogenen Sensordaten auf Erfüllen eines in der Bearbeitungsvorgabe des Objekts 7 enthaltenen Qualitätskriteriums überprüft werden, wobei vorzugsweise das Ergebnis des Überprüfens des Qualitätskriteriums mittels der Systemsteuerung 10 hinterlegt und/oder dem Bearbeiter 3 ausgegeben wird. Hierbei wird etwa der Bearbeiter 3 darauf hingewiesen, dass eine Desinfektion des Objekts 7 nur unvollständig erfolgt ist.
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Gemäß einer ebenfalls bevorzugten, weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Objekte 7 der Bearbeitungsumgebung 1 in einer Erkundungsroutine von dem Cobot 2, insbesondere unter Ausbleiben des Durchführens der Arbeitsroutine, angefahren werden und die Objekte klassifiziert werden. Die Planungsroutine kann folglich vor der Behandlung vorgenommen werden. Auf Beenden der Erkundungsroutine kann auch die Lernfahrtroutine ausgelöst werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird der Cobot 2 in der Erkundungsroutine von dem Bearbeiter 3 zu den jeweiligen Objekten 7 geführt. Allgemein kann der Cobot 2 mittels der Sensoranordnung 9 dem Bearbeiter 3 folgen, wobei der Bearbeiter 3 alternativ oder zusätzlich auch ein Mobilgerät zur Anleitung des Cobots 2 verwenden kann. Vorzugsweise wird in der Objektklassifizierung im Rahmen der Erkundungsroutine zumindest teilweise ein manuelles Klassifizieren der Objekte 7 durch den Bearbeiter 3 vorgenommen, sodass im Nachgang zur Erkundungsroutine ein möglichst weitgehendes automatisiertes Klassifizieren der Objekte 7 gewährleistet wird.
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Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird die angesprochene Systemsteuerung 10, welche dem Betrieb eines Cobots 2 für die Desinfektion einer Bearbeitungsumgebung 1 im Zusammenwirken mit einem menschlichen Bearbeiter 3 dient, als solche beansprucht. Der Cobot 2 verfügt über einen Manipulator 4 mit mindestens einem Endeffektor 5, 6 zum Desinfizieren von Objekten 7 der Bearbeitungsumgebung 1, über eine Antriebsanordnung 8 zum Bewegen des Cobots 2 sowie über eine Sensoranordnung 9, mittels welcher objektbezogene Sensordaten von mindestens einem Objekt 7 der Bearbeitungsumgebung 1 ermittelt werden. Die Systemsteuerung 10 legt einen Behandlungsplan fest, gemäß welchem das Objekt 7 in einer Arbeitsroutine bearbeitet wird. Wesentlich ist, dass die Systemsteuerung 10 in einer Planungsroutine gemäß einer vorgegebenen Planungsvorschrift anhand der objektbezogenen Sensordaten, anhand von auf die Bearbeitungsumgebung 1 bezogenen Umgebungsparametern sowie anhand von Bearbeiterdaten des menschlichen Bearbeiters 3 den Behandlungsplan für das Objekt 7 festlegt. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren darf insoweit verwiesen werden.
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Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Cobot 2 für die Desinfektion einer Bearbeitungsumgebung als solcher beansprucht. Der Cobot 2 verfügt über einen Manipulator 4 mit mindestens einem Endeffektor 5, 6 zum Desinfizieren von Objekten 7 der Bearbeitungsumgebung 1, über eine Antriebsanordnung 8 zum Bewegen des Cobots 2 sowie über eine Sensoranordnung 9 zum Erfassen von Objekten 7. Der Cobot 2 weist eine vorschlagsgemäße Systemsteuerung 10 auf. Insoweit darf ebenfalls auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren verwiesen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- TW I592175 B [0002]
- US 2019/0331701 A [0003]
