DE102020213498A1 - Method for transferring a machine to a safe state using gesture control, a control device, and a machine and computer program - Google Patents
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Abstract
Die Entwicklung von Mensch-Maschinen-Schnittstellen führt von üblichen Tastern, Schaltern und Reglern über bekannte Eingabehilfen bei Computern, wie zum Beispiel Computermäuse, berührungsempfindliche Bildschirme etc. Während derartige Mensch-Maschinen-Schnittstellen für lokale Anwendungen, wie zum Beispiel Steuerpulte oder Terminals bzw. PCs gedacht sind, haben sich Bedienkonzepte für autonome Autos entwickelt, welche eine Gestensteuerung der Autos von Personen außerhalb des Autos ermöglichen.Es wird ein Verfahren zum Überführen von einer Maschine 2 mit mindestens einer Zusatzaktorik 3 ausgebildet als ein Anbaugerät und/oder als ein Werkzeug in einen Sicherungszustand durch Gestensteuerung einer Person 5 vorgeschlagen, wobei mindestens eine Geste von der Person 5 aufgenommen wird, wobei auf Basis der aufgenommenen Geste ein Gestenkommando bestimmt wird, wobei auf Basis des Gestenkommandos ein Kontrollbefehl an die Maschine 2 ausgegeben wird, und wobei die Maschine 2 durch den Kontrollbefehl kontrolliert wird, die Zusatzaktorik in den Sicherungszustand zu überführen.The development of man-machine interfaces leads from the usual buttons, switches and controllers to well-known input aids on computers, such as computer mice, touch-sensitive screens, etc. While such man-machine interfaces for local applications, such as control panels or terminals or PCs are intended, operating concepts for autonomous cars have been developed which enable gesture control of the car by people outside the car. A method for transferring a machine 2 with at least one additional actuator 3 is designed as an attachment and/or as a tool in a security state by gesture control of a person 5 is proposed, with at least one gesture being recorded by person 5, with a gesture command being determined based on the recorded gesture, with a control command being output to machine 2 based on the gesture command, and with machine 2 through the control command is checked to transfer the additional actuators to the safe state.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überführen von einer Maschine in einen Sicherungszustand durch Gestensteuerung einer Person. Die Erfindung betrifft ferner eine Kontrollvorrichtung für eine Maschine sowie die Maschine mit der Kontrollvorrichtung und ein entsprechendes Computerprogramm.The invention relates to a method for transferring a machine into a safe state by gesture control of a person. The invention also relates to a control device for a machine and the machine with the control device and a corresponding computer program.
Stand der TechnikState of the art
Die Entwicklung von Mensch-Maschinen-Schnittstellen führt von üblichen Tastern, Schaltern und Reglern über bekannte Eingabehilfen bei Computern, wie zum Beispiel Computermäuse, berührungsempfindliche Bildschirme etc. Während derartige Mensch-Maschinen-Schnittstellen für lokale Anwendungen, wie zum Beispiel Steuerpulte oder Terminals bzw. PCs gedacht sind, haben sich Bedienkonzepte für autonome Autos entwickelt, welche eine Gestensteuerung der Autos von Personen außerhalb des Autos ermöglichen.The development of man-machine interfaces leads from the usual buttons, switches and controllers to well-known input aids on computers, such as computer mice, touch-sensitive screens, etc. While such man-machine interfaces for local applications, such as control panels or terminals or PCs are intended, operating concepts for autonomous cars have been developed, which enable gesture control of the car by people outside the car.
Beispielsweise offenbart die Druckschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überführen von einer Maschine in einen Sicherungszustand durch Gestensteuerung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Kontrollvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9, eine Maschine mit dem Merkmal des Anspruchs 10 sowie ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.The invention relates to a method for switching a machine to a safe state by gesture control with the features of claim 1. The invention also relates to a control device with the features of
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überführen von einer Maschine, insbesondere von einem Arbeitsgerät, in einen Sicherungszustand. Die Maschine weist mindestens eine Zusatzaktorik auf. Die Zusatzaktorik ist insbesondere ergänzend und/oder unabhängig zu einem Traktionsantrieb der Maschine ausgebildet. Die Zusatzaktorik kann als ein Anbaugerät und/oder als ein Werkzeug ausgebildet sein.The invention relates to a method for switching a machine, in particular a working device, into a safe state. The machine has at least one additional actuator. The additional actuator system is designed in particular in addition to and/or independently of a traction drive of the machine. The additional actuators can be designed as an attachment and/or as a tool.
Der Sicherungszustand ist für die Maschine, insbesondere für die Zusatzaktorik, vorzugsweise als ein Zustand ausgebildet, in dem vorgebbare Sicherungsanforderungen erfüllt sind.For the machine, in particular for the additional actuators, the safety state is preferably designed as a state in which specifiable safety requirements are met.
Die Überführung in den Sicherungszustand wird durch Gestensteuerung einer Person umgesetzt. In der allgemeinsten Ausführung der Erfindung kann es sich bei der Person um eine beliebige Person, unabhängig von der Größe, dem Alter, dem Aussehen etc. handeln. Unter einer Geste der Gestensteuerung werden alle körperlichen Signale der Person verstanden. Vorzugsweise werden Gesten verwendet, welche durch Armpositionen oder Armbewegungen visualisiert werden. Beispiele für derartige Gesten sind in der Praxis durch Berufsgenossenschaften definiert, wie beispielsweise der BG Holz und Metall gemäß der DGUV Information. Eine weitere bekannte Konvention der Gestenkommunikation ist das Aircraft Marshalling, welches zur Kommunikation von Lotsen mit einem Flugzeug zum Beispiel an einem Flughafen Verwendung findet. Bei der Gestensteuerung können jedoch beliebige Gesten Verwendung finden.The transfer to the safe state is implemented by a person's gesture control. In the most general embodiment of the invention, the person can be anyone, regardless of size, age, appearance, etc. A gesture of gesture control is understood to mean all of the person's bodily signals. Gestures are preferably used which are visualized by arm positions or arm movements. Examples of such gestures are defined in practice by trade associations, such as the BG Wood and Metal according to the DGUV information. Another well-known convention of gesture communication is aircraft marshalling, which is used for communication between air traffic controllers and an aircraft, for example at an airport. However, any gesture can be used for gesture control.
In einem Verfahrensschritt wird mindestens eine Geste von der Person aufgenommen. Vorzugsweise wird die Geste mit einer Sensoreinrichtung, wie sie nachfolgend noch beschrieben wird, aufgenommen.In a method step, at least one gesture is recorded by the person. The gesture is preferably recorded with a sensor device, as will be described below.
Auf Basis der aufgenommenen Geste wird ein Gestenkommando bestimmt. Es erfolgt somit eine Zuordnung von der aufgenommenen körperlichen Geste zu einem Gestenkommando. Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung mit einer Auswerteeinrichtung, wie diese nachfolgend noch beschrieben wird.A gesture command is determined on the basis of the recorded gesture. The recorded physical gesture is thus assigned to a gesture command. The determination preferably takes place with an evaluation device, as will be described below.
Auf Basis des Gestenkommandos wird ein Kontrollbefehl zur Kontrolle der Maschine an die Maschine ausgegeben. Vorzugsweise wird der Kontrollbefehl über eine Steuereinrichtung ausgegeben, wie diese nachfolgend noch beschrieben wird.Based on the gesture command, a control command for controlling the machine is issued to the machine. The control command is preferably output via a control device, as will be described below.
Es ist vorgesehen, dass die Maschine durch den Kontrollbefehl kontrolliert wird, die Zusatzaktorik in den Sicherungszustand zu überführen. Damit ist auch die Maschine in einen Sicherungszustand überführt. Unter Kontrolle kann eine Regelung und/oder Steuerung verstanden werden.It is envisaged that the machine will be controlled by the control command to transfer the additional actuators to the safe state. The machine is thus also transferred to a safe state. Control can be understood as regulation and/or control.
Ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass es mittels Gestensteuerung ergänzend möglich ist, neben der Steuerung oder Beendigung der Fahrbewegung eines Fahrzeugs alternativ oder ergänzend Zusatzaktoriken, insbesondere Anbaugeräte und/oder Werkzeuge in einen Sicherungszustand zu überführen. Damit wird ein neuartiges Betätigungsfeld für die Gestensteuerung eröffnet. Insbesondere erfolgt die Gestensteuerung durch eine Person, welche beabstandet zu der Maschine angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Abstand größer als 5 m, insbesondere größer als 10 m und im speziellen größer als 20 m.One consideration of the invention is that gesture control is also possible, in addition to controlling or stopping driving movement of a vehicle as an alternative or in addition to converting additional actuators, in particular attachments and/or tools, into a safe state. This opens up a new field of activity for gesture control. In particular, the gesture control is carried out by a person who is arranged at a distance from the machine. The distance is preferably greater than 5 m, in particular greater than 10 m and in particular greater than 20 m.
Bevorzugt ist die Maschine als eine stationäre Maschine ausgebildet, wobei die Zusatzaktorik auch die Grundfunktion der Maschine umsetzen kann. So kann die Maschine beispielsweise als ein Transportband, eine Arbeitsmaschine, eine Fertigungsmaschine, eine Transportmaschine etc. ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass die Maschine als ein Roboter, insbesondere als ein Knickarmroboter oder als ein kartesischer Roboter realisiert ist.The machine is preferably designed as a stationary machine, with the additional actuators also being able to implement the basic function of the machine. For example, the machine can be in the form of a conveyor belt, a work machine, a manufacturing machine, a transport machine, etc. It is also conceivable that the machine is implemented as a robot, in particular as an articulated robot or as a Cartesian robot.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die Maschine als eine bewegte Maschine, insbesondere als ein Bagger, Traktor, eine Baumaschine, ein autonomes Fahrzeug mit der Zusatzaktorik ausgebildet sein. In dieser Ausbildung kann vorgesehen sein, dass die Gestensteuerung zu der Überführung der Zusatzaktorik in den Sicherungszustand unabhängig von der Traktion und/oder des Antriebs der Maschine erfolgt. Bevorzugt ist jedoch eine Kopplung vorgesehen, dass zum einen die Traktion und/oder der Antrieb der Maschine gestoppt wird und zudem die Zusatzaktorik in den Sicherungszustand überführt wird.In an alternative embodiment of the invention, the machine can be designed as a moving machine, in particular as an excavator, tractor, construction machine, or autonomous vehicle with the additional actuators. In this embodiment it can be provided that the gesture control for the transfer of the additional actuators into the safety state takes place independently of the traction and/or the drive of the machine. However, a coupling is preferably provided such that on the one hand the traction and/or the drive of the machine is stopped and on the other hand the additional actuator system is transferred to the safety state.
Insbesondere kann die Maschine als eine vollautonome Maschine, im Speziellen ohne Fahrer und/oder Bediener, oder als eine teilautonome Maschine, im Speziellen mit Fahrer und/oder mit Bediener ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall ist es möglich, dass das Verfahren zum Überführen der Maschine, insbesondere der Zusatzaktorik, in den Sicherungszustand durch die Gestensteuerung als Override über den Fahrer/Bediener ausgebildet ist.In particular, the machine can be designed as a fully autonomous machine, specifically without a driver and/or operator, or as a partially autonomous machine, specifically with a driver and/or operator. In the latter case, it is possible for the method for transferring the machine, in particular the additional actuators, into the safety state by gesture control to be designed as an override via the driver/operator.
Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung kann der Sicherungszustand für die Zusatzaktorik eine beliebige Auswahl der nachfolgenden Aktionen aufweisen:
- Die Zusatzaktorik, insbesondere das Werkzeug und/oder das Anbaugerät, wird in eine Parkposition und/oder Sicherungsposition und/oder Ablageposition gefahren. So kann beispielsweise für die Ausbildung des Werkzeugs als Schaufel von einem Schaufelbagger als Maschine die Schaufel nach oben gefahren werden. Beispielsweise bei einer Planierraupe als Maschine kann das Schiebeschild nach oben gefahren werden. Es kann vorgesehen sein, dass ein Ausleger der Maschine eingefahren wird und/oder auf die Maschine abgelegt wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Zusatzaktorik ein oder mehrere Stützeinrichtungen zum seitlichen Stützen der Maschine aufweist und die Stützen in die Stützposition als Sicherungsposition gefahren werden.
- The additional actuators, in particular the tool and/or the attachment, are moved into a parked position and/or secured position and/or storage position. For example, to form the tool as a shovel, the shovel can be moved upwards by a shovel excavator as a machine. For example, with a bulldozer as a machine, the sliding blade can be moved up. It can be provided that a boom of the machine is retracted and/or placed on the machine. Provision can also be made for the additional actuator system to have one or more support devices for laterally supporting the machine and for the supports to be moved into the support position as a securing position.
Die Energiezuführung zu der Zusatzaktorik wird unterbrochen und die Zusatzaktorik energielos, insbesondere stromlos gesetzt. Dieser Sicherungszustand entspricht einem bekannten Notaus.The energy supply to the additional actuators is interrupted and the additional actuators are de-energized, in particular de-energized. This safety state corresponds to a well-known emergency stop.
Die Materialzuführung zu der Zusatzaktorik wird unterbrochen. Wenn die Zusatzaktorik für einen Materialtransport und/oder für eine Materialverarbeitung vorgesehen ist, wird die Materialzuführung insbesondere angehalten. Beispielsweise kann bei einer Straßenbaumaschine die Zufuhr an Straßenmaterial, wie zum Beispiel Teer, gestoppt werden.The material feed to the additional actuators is interrupted. If the additional actuator is provided for material transport and/or for material processing, the material feed is stopped in particular. For example, in the case of a road construction machine, the supply of road material, such as tar, can be stopped.
Die Zusatzaktorik wird von einem Arbeitszustand in einen Freigabezustand überführt. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Freigabezustand eine Erhöhung einer Distanz zu einem Arbeitsort bedeutet.The additional actuators are transferred from a working state to a release state. It can be provided here that the release state means an increase in the distance to a work location.
Die Zusatzaktorik wird geöffnet, insbesondere wird ein kraftschlüssiger Zustand der Zusatzaktorik aufgehoben. Beispielsweise wird eine Schaufel oder ein anderes Werkzeug von einem Bagger oder einer anderen Maschine geöffnet.The additional actuator is opened, in particular a non-positive state of the additional actuator is canceled. For example, a shovel or other tool is opened by an excavator or other machine.
Die Zusatzaktorik wird gesichert, insbesondere formschlüssig gesichert. Beispielsweise werden Maschinenteile der Zusatzaktorik formschlüssig, zum Beispiel durch Einfahren von Sicherungsbolzen bei Pressen, Schneidevorrichtungen etc. gesichert.The additional actuators are secured, in particular secured in a form-fitting manner. For example, machine parts of the additional actuators are secured in a form-fitting manner, for example by retracting safety bolts on presses, cutting devices, etc.
Die Zusatzaktorik wird insbesondere reibschlüssig fest gebremst, um diese zu immobilisieren.The additional actuators are braked in particular by friction in order to immobilize them.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Maschine durch eine weitere Geste, welche als Gestenkommando interpretiert wird, kontrolliert wird, die Maschine und/oder die Zusatzaktorik wieder in einen Arbeitszustand zu überführen. Somit soll es möglich sein über die Gestensteuerung nicht nur die Maschine, insbesondere die Zusatzaktorik, in den Sicherungszustand zu überführen, sondern den Sicherungszustand wieder aufzuheben und die Maschine, insbesondere die Zusatzaktorik, in den Arbeitszustand zurückzuführen. Vorzugsweise sind die Gesten zur Überführung in den Sicherungszustand und zur Überführung in den Arbeitszustand unterschiedlich ausgebildet.In a preferred development of the invention, it is provided that the machine is controlled by a further gesture, which is interpreted as a gesture command, in order to transfer the machine and/or the additional actuators back into a working state. It should thus be possible not only to transfer the machine, in particular the additional actuators, to the safe state via gesture control, but also to cancel the safe state and return the machine, in particular the additional actuators, to the working state. The gestures for transferring to the safe state and for transferring to the working state are preferably designed differently.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird vor der Kontrolle der Maschine durch die Gestensteuerung geprüft, ob die gestenausführende Person autorisiert ist. Die Autorisierung kann beispielsweise anhand von einem Regelwerk festgelegt werden. Hierbei können Kriterien wie folgt angewendet werden:
- Alter der Person: Es kann vorgesehen sein, dass nur Personen mit einem vorgebbaren Alter, insbesondere keine Kinder, autorisiert sind.
- Age of the person: It can be provided that only persons of a predeterminable age, in particular no children, are authorized.
Position der Person: Es kann vorgesehen sein, dass nur Personen an einer vorgebbaren Position autorisiert sind. So ist es beispielsweise denkbar, dass nur Personen, welche innerhalb von einem Gelände, beispielsweise Firmengelände, angeordnet sind, als autorisierte Personen anerkannt werden.Position of the person: It can be provided that only persons in a predeterminable position are authorized. For example, it is conceivable that only persons who are located within a site, for example a company site, are recognized as authorized persons.
Erkennungsmerkmale der Person: Es kann vorgesehen sein, dass nur Personen mit vorgebbaren Erkennungsmerkmalen autorisiert sind. Derartige Erkennungsmale könnten beispielsweise eine besondere Kleidung, wie zum Beispiel eine Signalweste, sein, ein Helm eine besondere Kopfbedeckung oder auch ein visuell erkennbarer Ausweis.Identification features of the person: It can be provided that only persons with definable identification features are authorized. Such identification marks could be, for example, special clothing such as a signal vest, a helmet, special headgear or a visually recognizable ID card.
Ferner kann vorgesehen sein, dass durch die Gestensteuerung eine beliebige Auswahl der nachfolgenden Aktionen kontrollierbar sind:
- Rückkanalantwort: Es kann vorgesehen sein, dass auf eine bestimmte Geste die Maschine und/oder die Zusatzachse mit einem Rücksignal antwortet, so dass beispielsweise die Funktionsfähigkeit getestet werden kann. Das Rücksignal kann als eine Betätigung der Zusatzaktorik ausgebildet sein, es kann jedoch auch ein Leuchtsignal oder ähnliches sein.
- Feedback channel response: Provision can be made for the machine and/or the additional axis to respond to a specific gesture with a feedback signal, so that the functionality can be tested, for example. The return signal can be designed as an actuation of the additional actuators, but it can also be a light signal or the like.
Steuerung der Maschine: Durch weitere Gesten kann die Maschine gesteuert werden. So ist es beispielsweise möglich, die Maschine zu navigieren soweit diese bewegbar ist.Control of the machine: The machine can be controlled by additional gestures. For example, it is possible to navigate the machine as far as it can be moved.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gesten, Gestenkommandos und die Kontrollbefehle und deren Funktionszusammenhang eingelernt werden können. Damit sind das Verfahren, die Kontrollvorrichtung sowie die Maschine nicht auf die bei der Auslieferung vorhandenen Gesten beschränkt, sondern es können eigene oder individuelle Gesten eingelernt werden. Dass ein lernen kann beispielsweise über maschinelles Lernen oder künstliche Intelligenz umgesetzt werden.In a preferred development of the invention it is provided that the gestures, gesture commands and the control commands and their functional relationship can be learned. This means that the method, the control device and the machine are not limited to the gestures that are available on delivery, but you can learn your own or individual gestures. For example, learning can be implemented using machine learning or artificial intelligence.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Kontrollvorrichtung für eine Mehrschiene, insbesondere wie diese zuvor beschrieben wurde. Insbesondere ist die Kontrollvorrichtung programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch ausgebildet, das zuvor beschriebene Verfahren durchzuführen.Another subject of the invention relates to a control device for a multi-rail, in particular as described above. In particular, the control device is designed in terms of programming and/or circuitry to carry out the method described above.
Die Kontrollvorrichtung ist zur Kontrolle von der Maschine mit der mindestens eine Zusatzaktorik geeignet und/oder ausgebildet. Die Kontrollvorrichtung weist eine Sensoreinrichtung zur Aufnahme von mindestens einer Geste auf. Die Sensoreinrichtung kann eine Videokamera, eine Thermokamera, ein Lidar, ein Radar oder andere Sensoren zur Aufnahme der Gesten aufweisen.The control device is suitable and/or designed to control the machine with the at least one additional actuator. The control device has a sensor device for recording at least one gesture. The sensor device can have a video camera, a thermal camera, a lidar, a radar or other sensors for recording the gestures.
Ferner weist die Kontrollvorrichtung eine Auswerteeinrichtung zur Bestimmung eines Gestenkommandos auf Basis des Sensorsignals von der Sensoreinrichtung auf. Die Kontrollvorrichtung weist eine Steuereinrichtung zur Ausgabe von einem oder dem Kontrollbefehl auf Basis des Gestenkommandos zur Kontrolle der Maschine auf. Die Auswerteeinrichtung und/oder die Steuereinrichtung können als Softwaremodule und/oder Hardwaremodule ausgebildet sein. Insbesondere sind diese als eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung, wie zum Beispiel ein Computer, ein Cloud-Dienst etc. ausgebildet.Furthermore, the control device has an evaluation device for determining a gesture command on the basis of the sensor signal from the sensor device. The control device has a control device for outputting a control command or the control command based on the gesture command for controlling the machine. The evaluation device and/or the control device can be designed as software modules and/or hardware modules. In particular, these are designed as a digital data processing device, such as a computer, a cloud service, etc.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Kontrollbefehl ausgebildet ist, die Zusatzaktorik in den zuvor beschriebenen Sicherungszustand zu überführen.In the context of the invention, it is proposed that the control command be designed to convert the additional actuators into the previously described security state.
Optional weist die Kontrollvorrichtung ein Autorisierungsmodul auf, wobei das Autorisierungsmodul geeignet und/oder ausgebildet ist, die gestenerzeugende Person zu autorisieren. Hierfür weist das Autorisierungsmodul zum Beispiel ein Regelwerk auf, wie dies zuvor beschrieben wurde. Es ist vorgesehen, dass nur Gesten von autorisierten Personen zu einem Kontrollbefehl führen.The control device optionally has an authorization module, the authorization module being suitable and/or designed to authorize the person generating the gesture. For this purpose, the authorization module has a set of rules, for example, as was previously described. It is intended that only gestures by authorized persons will lead to a control command.
Optional weist die Kontrollvorrichtung ein Lernmodul zum Einlernen von neuen Gesten, Gestenkommandos und/oder Kontrollbefehlen auf.The control device optionally has a learning module for learning new gestures, gesture commands and/or control commands.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Maschine mit mindestens einer Zusatzaktorik, wie diese zuvor beschrieben wurde. Die Maschine weist die Kontrollvorrichtung auf, wie dies zuvor beschrieben wurde.Another subject matter of the invention relates to a machine with at least one additional actuator system, as has been described above. The machine has the control device as previously described.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, wobei das Computerprogramm ausgebildet ist, das Verfahren wie dies zuvor beschrieben wurde auszuführen, wenn dieses auf eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung und/oder auf der Kontrollvorrichtung, wie diese zuvor beschrieben wurde, ausgeführt wird.Another subject matter of the invention relates to a computer program with program code means, the computer program being designed to execute the method as described above when it is executed on a digital data processing device and/or on the control device as described above.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Kontrollvorrichtung für eine Maschine als ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren;
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1 a schematic representation of a control device for a machine as an embodiment of the method according to the invention;
Die
Die Zusatzaktorik 2 ist beispielsweise als ein Werkzeug wie zu Beispiel eine Baggerschaufel, ein Räumschild von einem Traktor oder einer Planierraupe, ein Walzenwerk von Steinbrechmaschinen oder Häckslern ausgebildet. Alternativ kann die Zusatzaktorik 2 als ein Anbaugerät, wie zum Beispiel ein Ausleger von einem stationären oder mobilen Kran als Maschine oder als eine Stützeinrichtung von einem Fahrzeug ausgebildet sein. Denkbar ist auch eine Nachrüstlösung an bestehenden Maschinen.The
Die Maschine 1 weist eine Kontrollvorrichtung 4 auf, wobei die Kontrollvorrichtung 4 ausgebildet ist, die Maschine 1 über eine Gestensteuerung einer Person 5 in einen Sicherungszustand zu überführen.The machine 1 has a control device 4 , the control device 4 being designed to switch the machine 1 to a safe state via gesture control by a person 5 .
Hierfür weist die Kontrollvorrichtung 4 eine Sensoreinrichtung 6 zur Aufnahme von mindestens einer Geste von der Person 5 auf. Die Sensoreinrichtung 6 kann insbesondere einen bildgebenden Sensor, wie zum Beispiel eine Kamera aufweisen. Beispielsweise kann der Sensor als eine 360° Kamera ausgebildet sein. Es können auch mehrere Einzelkameras eingesetzt werden, die dann entsprechend ausgewertet werden. Alternativ oder ergänzend kann die Sensoreinrichtung 6 eine Thermokamera, einen Lidar, Radar oder andere Sensoren zur Aufnahme der Gesten aufweisen. Insbesondere dient die Sensoreinrichtung 6 zur beabstandeten Aufnahme der Gesten der Person 5. So ist der Meßabstand beispielsweise größer als 5 m oder 10 m.For this purpose, the control device 4 has a
Die Kontrollvorrichtung 4 weist eine Auswerteeinrichtung 7 zur Bestimmung eines Gestenkommandos auf Basis eines Sensorsignals aus der Sensoreinrichtung 6. Das Sensorsignal kann als ein analoges und/oder digitales Signal ausgebildet sein. Die Auswerteeinrichtung 7 verfügt über einen Erkennungsalgorithmus von vorgegebenen Gesten. Dieser Erkennungsalgorithmus kann auf digitaler Bildverarbeitung, künstliche Intelligenz, maschinellem Lernen beruhen.The control device 4 has an
Das Gestenkommando wird an eine Steuereinrichtung 8 zur Ausgabe von einem Kontrollbefehl auf Basis des Gestenkommandos weitergeleitet. Der Kontrollbefehl wird nachfolgend über eine Schnittstelle 9 an die Maschine 2 bzw. die Zusatzaktorik 3 übergeben.The gesture command is forwarded to a
Optional weist die Kontrollvorrichtung 4 ein Lernmodul 10 zum Einlernen und/oder Antrainieren von anderen oder weiteren Gesten auf. Hierbei wird berücksichtigt, dass in anderen Ländern möglicherweise andere Gesten als Basis für das Gestenkommando verwendet werden sollen. Das ergänzen der weiteren Gesten kann beispielsweise über Kl-Elemente bzw. Methoden zum maschinellen Lernen aber auch über Methoden der klassischen Bildverarbeitung erfolgen. Über das Lernmodul 10 können beispielsweise auch die Kontrollbefehle basierend auf den Gestenkommandos angepasst werden.Optionally, the control device 4 has a
Optional weist die Kontrollvorrichtung 4 ein Autorisierungsmodul 11 auf, wobei das Autorisierungsmodul 11 geeignet und/oder ausgebildet ist, die gestenerzeugende Person zu autorisieren. Beispielsweise wird eine Personenerkennung im Vorfeld der Gestensteuerung durchgeführt, zum Beispiel anhand von Gesichtserkennung oder Farb-/Formmarkierungen an Westen oder Helm. Damit kann sichergestellt werden, dass der Sicherungszustand nur durch eine der Kontrollvorrichtung 4 bekannten und/oder autorisierten Person 5 erzeugt werden kann.Optionally, the control device 4 has an
Die Auswerteeinrichtung 7, die Steuereinrichtung 8 sowohl optional ergänzend das Lernmodul 10 und/oder das Autorisierungsmodul 11 können beispielsweise gemeinsam als eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet sein. Alternativ hierzu können die Einrichtungen bzw. Module als Softwarekomponenten in der Cloud gebildet sein. Auf der digitalen Datenverarbeitungseinrichtung läuft ein Computerprogramm zur Umsetzung eines Verfahrens zur Überführung der Maschine 2 mit der Zusatzaktorik 3 in einen Sicherungszustand durch Gestensteuerung der Person 5.The
Der Kontrollbefehl läuft über die Schnittstelle 9 zu der Maschine 2 und nachfolgend zu der Zusatzaktorik 3 oder von der Schnittstelle 9 unmittelbar zu der Zusatzaktorik 3.The control command runs via the
Der Kontrollbefehl löst den Sicherungszustand in der Zusatzaktorik 3 aus. Es kann vorgesehen sein, dass ausschließlich der Sicherungszustand in der Zusatzaktorik 3 ausgelöst wird, um die Maschine 2 in den Sicherungszustand zu bringen. Es kann jedoch alternativ vorgesehen sein, dass auch weitere, vorgeschaltete oder nachgeschaltete oder parallele Aktionen in der Maschine 2 umgesetzt werden, um den Sicherungszustand der Maschine 2 umzusetzen.The control command triggers the safety status in
Bei dem Sicherungszustand in der Zusatzaktorik 1 kann vorgesehen sein, dass ein Nothalt/Notstopp ausgeführt ist, welcher gekennzeichnet ist, dass Bewegungen (Fahr-, Schwenk-, Hebebewegungen) der Zusatzaktorik 3 eingestellt werden. Der Sicherungszustand kann ergänzend oder optional definiert werden dadurch, dass die Zusatzaktorik 3 die aktuelle Aktivität einstellt und/oder Arbeitsschritte ausführt, welche die mögliche Gefährdung für das Umfeld reduziert bzw. verhindert. Es können auch Maßnahmen erfolgen, die zum Selbstschutz dienen, beispielsweise eine mögliche eigene Beschädigung verhindern. Neben dem Stoppen kann der Sicherungszustand auch dazu dienen, andere bzw. weitere Arbeitsschritte durchzuführen bzw. zu stoppen, wie zum Beispiel das Öffnen von Werkzeugen als Zusatzaktorik 3 oder Wartungsklappen als Zusatzaktorik 3, zurückschwenken von Ausleger als Zusatzaktorik 3, Parkposition von Greifen als Zusatzaktorik 3 oder das Sichern von Zuständen in der Zusatzaktorik 3 durch Einfahren von Haltebolzen, Festbremsen und/oder Ausfahren von Stützen. Eine weitere, alternative Ausprägung sieht vor, dass der Sicherungszustand auch als eine Standardposition der Zusatzaktorik 3 ausgebildet sein kann, beispielsweise kann das Werkzeug, insbesondere eine Schaufel bei einem Schaufelbagger, in den Zustand „oben“ versetzt werden, also nach oben versetzt wird.In the safety state in the additional actuator 1, it can be provided that an emergency stop/emergency stop is carried out, which indicates that movements (travelling, pivoting, lifting movements) of the
Optional weist die Maschine 2 eine parallele Notauseinrichtung 12 auf, wobei diese parallel und damit redundant zu der Kontrollvorrichtung 4 ein Notaus in der Maschine 2 und/oder in der Zusatzaktorik 3 umsetzen kann.The
Es kann vorgesehen sein, dass die Kontrollvorrichtung 4 nicht nur zum Aktivieren des Sicherungszustands dient, sondern über Gestensteuerung die Maschine 2 bzw. die Zusatzaktorik 3 wieder in einen Arbeitszustand versetzt.It can be provided that the control device 4 not only serves to activate the safety state, but also puts the
Ergänzend zu der Aktivierung des Sicherungszustands können auch weitere Gesten eingesetzt werden. Insbesondere kann ein größerer, automatisch zu erkennender Gestensatz verwendet werden, der einen rudimentären Befehlssatz der Person 5 auf die Maschine 2 bildet, wie zum Beispiel:
- - Normaler Stopp
- - Notstopp
- - visuell bemerkt machen (siehst Du mich?) mit Aufforderung zur visuellen Bestätigung (ich sehe Dich!). Beispielsweise kann dies als einen Rückkanal ausgebildet sein, wobei die
Maschine 2 eine Signaleinrichtung erhält, die Signale bestätigen kann, zum Beispiel über Statuslichter, Piktogramme, akustische Signale oder dergleichen. Durch eine Geste wird über das Gestenkommando, den Kommandobefehl die Signaleinrichtung angesteuert, ein optisches oder akustisches Ausgangssignal auszugeben. - - Positionierungsanforderungen: nach links drehen, nach rechts drehen, rückwärts fahren, vorwärts fahren, aufwärts fahren, abwärts fahren. (Optional ergänzend wird von der
Maschine 2 geprüft, ob den Anforderungen stattgegeben werden kann.)
- - Normal stop
- - emergency stop
- - get noticed visually (can you see me?) with a request for visual confirmation (I see you!). For example, this can be in the form of a return channel, with the
machine 2 receiving a signaling device that can confirm signals, for example via status lights, pictograms, acoustic signals or the like. The signaling device is controlled by a gesture via the gesture command, the command command, to output an optical or acoustic output signal. - - Positioning requirements: turn left, turn right, drive backward, drive forward, drive up, drive down. (Optionally,
machine 2 also checks whether the requirements can be met.)
Ferner kann die Geste, das Gestenkommando und/oder der Kontrollbefehl auch auf mehrere Maschinen/Fertigungsanlagen im Verbund wirken.Furthermore, the gesture, the gesture command and/or the control command can also act on several machines/manufacturing systems in the network.
Die optionalen Vorteile der Kontrollvorrichtung 4 sind:
- - Die Person 5 benötigt kein Eingabegerät.
- - Keine Beschränkung des Befehlssatzes. Neben der Aktivierung des Sicherungszustands können weitere Befehle umgesetzt werden.
- - Die Kontrollvorrichtung kann zusätzlich zu einer bestehenden Notauseinrichtung 12 eingesetzt werden.
- - Die Kontrollvorrichtung 4 ist nachrüstbar, da diese keine tiefgreifende Integration in
die Maschine 2 benötigt. In einfachen Fällen kann die Kontrollvorrichtung 4 an einen bestehenden Notausschalter angeschlossen werden bzw. ist die Erzeugung des Notaussignals weniger aufwendig. - - Die Kontrollvorrichtung 4 ist vorteilhaft für autonome Maschinen 2, insbesondere Baumaschinen. Herkömmliche Notaussysteme befinden sich typischerweise an den Maschinen selbst, wo der Bediener es schnell auslösen kann. Bei autonomen Maschinen müsste erst eine Person zu der Maschine eilen bzw. eine entsprechende Fernbedienung muss zur Hand sein. Durch die Kontrollvorrichtung 4 ist dies nicht notwendig.
- -
Durch das Lernmodul 10 kann die Kontrollvorrichtung 4 International verwendet werden und unterschiedliche Gesten lernen.
- - Person 5 does not require an input device.
- - No instruction set limitation. In addition to activating the backup state, other commands can be implemented.
- - The control device can be used in addition to an existing
emergency stop device 12. - - The control device 4 can be retrofitted, since it does not require extensive integration into the
machine 2. In simple cases, the control device 4 can be connected to an existing emergency stop switch, or the generation of the emergency stop signal is less complex. - - The control device 4 is advantageous for
autonomous machines 2, in particular construction machines. Traditional emergency stop systems are typically located on the machines themselves, where the operator can activate them quickly. With autonomous machines, a person would first have to rush to the machine or have a corresponding remote control at hand. This is not necessary due to the control device 4 . - - Through the
learning module 10, the control device 4 can be used internationally and learn different gestures.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102018213600 A1 [0003]DE 102018213600 A1 [0003]
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- 2020-10-27 DE DE102020213498.7A patent/DE102020213498A1/en active Pending
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