DE102021127337A1 - System und Verfahren zur dreidimensionalen Absicherung eines Lasthandhabungs-Umfeldes einer Lasthandhabungskinematik in einer wechselnden Arbeitsumgebung - Google Patents

System und Verfahren zur dreidimensionalen Absicherung eines Lasthandhabungs-Umfeldes einer Lasthandhabungskinematik in einer wechselnden Arbeitsumgebung Download PDF

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Abstract

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zur Absicherung eines Lasthandhabungs-Umfeldes einer Lasthandhabungskinematik in einer wechselnden Arbeitsumgebung mit einer Umfeld-Erfassungseinheit und einer mit der Umfeld-Erfassungseinheit in Wirkverbindung stehenden Umfeld-Überwachungseinheit, einen Logistikroboter sowie einem Verfahren zur Absicherung eines Lasthandhabungs-Umfeldes einer Lasthandhabungskinematik in einer wechselnden Arbeitsumgebung.
  • Roboter kommen vermehrt in der Industrie und in Logistikbetrieben zum Einsatz, um Abläufe in der industriellen Fertigung und bei logistischen Aufgaben, beispielsweise bei der Kommissionierung, zu automatisieren. Meist werden dabei Roboter mit Armmanipulatoren, insbesondere Roboterarmen, eingesetzt. Ein Beispiel hierfür sind so genannte Knickarmroboter.
  • Robotische Anwendungen von Armmanipulatoren werden in heutiger industrieller Automation in der Regel in separierten Arbeitsräumen betrieben, die in der Regel als sensorisch überwachte Sicherheitskäfige ausgebildet sind. Als aktuelle Weiterentwicklung finden sich im Stand der Technik erste kollaborative Roboterkonzepte, bei denen Menschen und Roboter in derselben Arbeitsumgebung arbeiten. Aus Sicherheitsgründen ist bei solchen kollaborativen Roboterkonzepten allerdings die Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters stark eingeschränkt. Die so genannte kollaborative Geschwindigkeit des Roboters beträgt typischerweise maximal 250mm/s. Außerdem weisen solche Roboterkonzepte aufgrund der Notwendigkeit von sicherheitsrelevanter Kraft- und Momentensensorik sehr hohe Produktkosten auf. Darüber hinaus können von derartigen Robotern häufig nur sehr geringe Nutzlasten (im unteren Kilogramm-Bereich) gehoben werden, so dass sich ein ungünstiges Nutzlast-zu-Eigenlast-Verhältnis einstellt.
  • Der überwiegende Teil der heutigen robotischen Lösungen lässt sich als stationäre robotische Lösung charakterisieren, da der Roboterarm entweder fest auf dem Boden verankert oder verfahrbar auf einer Linearachse montiert ist. Somit ergibt sich ein räumlich stark eingeschränkter Arbeitsraum, der üblicherweise durch einen Sicherheitszaun abgetrennt ist.
  • Es gibt erste mobile Ansätze mit Roboterarmen auf frei fahrbaren Plattformen. Beispiele hierfür sind flache autonom fahrende Fahrzeuge („automated guided vehicles“, AGVs) oder auch fahrerlose Flurförderzeuge, insbesondere mobile Kommissionierroboter. In der Regel sind diese Lösungen, insbesondere aus Sicherheitsgründen, aber nicht im gemischten Betrieb ohne räumliche Separierung von menschlichen Bedienern einsetzbar.
  • Als Abwandlung von fest installierten Sicherheitszäunen finden sich erste Ansätze von virtuellen Schutzzäunen, bei denen mittels geeigneter Sensoren, beispielsweise Laserscannern, der freie Bereich um einen ortsfest angeordneten Roboter herum überwacht wird. Bei Verletzung des durch den virtuellen Schutzzaun festgelegten Schutzfeldes wird der Roboter sicher begrenzt bzw. abgeschaltet.
  • Durch die räumliche Separierung von Roboter und Menschen entsteht eine hemmende Barriere für den Einsatz von kollaborativen Bedienkonzepten mit einer Mensch-Roboter-Kollaboration. Ein Mischbetrieb in parallel von Menschen und Robotern genutzten Bereichen ist auch bei mobilen robotischen Einheiten, die beispielsweise auf beweglichen Plattformen montiert sind, häufig nicht möglich. Konzepte mit anwendungsangepassten Kinematiken, bei denen die Gefahrenvermeidung durch die Formgebung des Roboter-Gehäuses realisiert wird, schränken den Gestaltungsspielraum der Kinematik stark ein.
  • Als Folge dieser Hemmnisse zeigen sich für die bekannten kollaborativen Roboterkonzepte, bedingt durch ihre Charakteristika, nur sehr eingeschränkte Einsatzfelder. Kollaborativen Roboterkonzepte erzielen daher bislang nur eine sehr geringe Marktdurchdringung.
  • Besonders anspruchsvoll ist die Verwirklichung kollaborativer Konzepte bei Logistikrobotern, insbesondere autonomen Flurförderzeugen mit Roboterarmen zur Lasthandhabung, z.B. mobilen Kommissionierrobotern, weil sich Logistikroboter frei in einem Logistikbereich, z.B. einer Lagerhalle, bewegen sollen. Dabei treffen sie ständig auf völlig neue Arbeitsumgebungen, die abgesichert werden müssen.
  • Die überwiegende Mehrzahl der bekannten Überwachungssysteme basiert auf 2-dimensionalen (2D-)Überwachungsfeldern, die in der Regel unter Einsatz von 2D-Laserscannern erfasst werden. Sensoriken für 3-dimensionale (3D-)Überwachungsfelder setzen in der Regel eine ortsfeste Installation zur Überwachung einer ortsfesten Anlage, beispielsweise einer Armkinematik, voraus.
  • Der heutige Stand der Technik fußt in der Regel auf mechanischen Sicherheitszäunen oder, in einer kleineren Zahl von Anwendungsfeldern, auf bodennahen 2D-Überwachungsfeldern, gegebenenfalls separiert in Warn- und Schutzfelder, die bei der Maschineneinrichtung durch einen menschlichen Einrichter definiert und manuell verifiziert werden müssen.
  • Nachteilig an den bekannten Lösungen ist insbesondere die Notwendigkeit der ortsfesten Anordnung der Armkinematik und die damit einhergehende fehlende Flexibilität. Zudem haben die feste Installation von Sicherheitszäunen einen erhöhten Arbeits- und Wartungsaufwand zur Folge. Dadurch erhöhen sich die Kosten bekannter Lösungen. Darüber hinaus benötigen bekannte Lösungen viel Platz in einer Lagerumgebung, sodass dieser nicht effizient genutzt werden kann.
  • Die 3D-Überwachung findet sich nur sehr vereinzelt. Hier erfolgt nach gleicher Philosophie die Überwachung von einfachen, beispielsweise konvexen, 3D-Räumen, die manuell definiert, konfiguriert und verifiziert werden. Nachteilig an diesen bekannten Lösungen ist der hohe Personalaufwand, um die 3D-Räume stetig manuell zu definieren, zu konfigurieren und zu verifizieren.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lösung bereitzustellen, welche wenigstens eines der genannten Probleme adressiert. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die die die Sicherheit im Betrieb der Lasthandhabungskinematik auch bei wechselnden Arbeitsumgebungen im Mischbetrieb mit Menschen erhöht.
  • Diese Aufgabe wird gemäß dem ersten Aspekt gelöst durch ein System zur Absicherung eines Lasthandhabungs-Umfeldes einer Lasthandhabungskinematik in einer wechselnden Arbeitsumgebung, wobei das System eine Umfeld-Erfassungseinheit, die ausgebildet ist, um Daten des Lasthandhabungs-Umfelds zu erfassen, und eine mit der Umfeld-Erfassungseinheit in Wirkverbindung stehende Umfeld-Überwachungseinheit umfasst, wobei die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet ist, die Daten derart auszuwerten, dass ein eine zu handhabende Last umgebender Freiraum, ein durch einen Bewegungsraum der Lasthandhabungskinematik definierter Arbeitsraum, ein den Arbeitsraum zumindest teilweise umgebender Abstandsraum und ein Prozessraum, der den Arbeitsraum und den Abstandsraum umfasst, bestimmt wird, wobei die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet ist, um zumindest den Abstandsraum und/oder den Prozessraum zumindest teilweise zu überwachen.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich eine Arbeitsumgebung, insbesondere in einem Logistikbereich, insbesondere einer Lagerhalle, und somit auch ein Lasthandhabungs-Umfeld stetig ändert, insbesondere im Fall von kollaborativen Konzepten bei Logistikrobotern, insbesondere autonomen Flurförderzeugen mit Roboterarmen zur Lasthandhabung, z.B. mobilen Kommissionierrobotern.
  • Die sich ändernden Arbeitsumgebungen, insbesondere bedingt durch freie Bewegungen von Logistikrobotern in Logistikbereichen, wie z.B. einer Lagerhalle, können durch das System insbesondere stetig überwacht und dadurch abgesichert werden.
  • Die Lösung kann insbesondere einen Freiraum und/oder einen Arbeitsraum und/oder einen Prozessraum und/oder einen Abstandsraum und/oder deren Konturen, insbesondere deren Außenkonturen und/oder Innenkonturen, situationsabhängig basierend auf den Daten der Umfeld-Erfassungseinheit, insbesondere adhoc, in einer wechselnden Arbeitsumgebung definieren durch das Zusammenspiel der Erfassung der Daten des Lasthandhabungs-Umfelds mittels der Umfeld-Erfassungseinheit und der Überwachung des Lasthandhabungs-Umfelds durch Auswertung der Daten mittels der Umfeld-Überwachungseinheit.
  • Insbesondere bevorzugt kann die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet sein, um eine Veränderung des Lasthandhabungs-Umfelds in dem Prozessraum und/oder dem Abstandsraum stetig zu prüfen. Dadurch können sämtliche Veränderungen erfasst werden.
  • Insbesondere kann durch die Lösung ein dreidimensionaler Raum, insbesondere ein dreidimensionaler Überwachungsraum, überwacht werden. Die Überwachung kann insbesondere darauf gerichtet sein, um eine Belegung durch Objekte und/oder eine Veränderung von Objektpositionen und/oder auf ein Eindringen von Objekten in diesen Raum zu erfassen.
  • Unter Objekten können insbesondere sowohl Personen als auch Gegenstände, insbesondere eine Last, weitere Lasthandhabungskinematiken, weitere Logistikroboter, ein Regalsystem oder dergleichen, verstanden werden.
  • Der dreidimensionale Überwachungsraum kann insbesondere der Freiraum und/oder der Arbeitsraum und/oder der Prozessraum und/oder der Abstandsraum sein. Vorzugsweise kann der dreidimensionale Überwachungsraum dem gesamten Volumen des Freiraums und/oder des Arbeitsraums und/oder des Prozessraums und/oder des Abstandsraums entsprechen. Der dreidimensionale Überwachungsraum kann vorzugsweise ein Teil des gesamten Volumens des Freiraums und/oder des Arbeitsraums und/oder des Prozessraums und/oder des Abstandsraums sein.
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung bieten sich alternative und erweiternde Möglichkeiten einer Arbeitsraumüberwachung und/oder einer Prozessraumüberwachung und/oder einer Abstandsraumüberwachung. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer ortsfesten Anordnung der Lasthandhabungskinematiken. Dadurch kann ein Logistikbereich platzoptimiert aufgebaut werden. Darüber hinaus können Ent- und Beladungsprozesse zeitlich optimiert werden.
  • Darüber hinaus kann durch die Überwachung des dreidimensionalen Lasthandhabungs-Umfeldes auf unvorhergesehene Prozessbeeinflussungen von außen geeignet reagiert werden. Dadurch kann ein Mischbetrieb mit mehreren Robotern und/oder Roboter und Mensch in einer sich stetig verändernden Arbeitsumgebung einfacher und prozesssicherer ermöglicht werden. Darüber hinaus kann durch die Lösung ein Personalaufwand signifikant reduziert werden.
  • Besonders bevorzugt können durch die Umfelderfassungs-Einheit die Daten des Lasthandhabungs-Umfelds generiert und an die Umfeld-Überwachungseinheit übermittelt werden. Vorzugsweise kann die Umfelderfassungs-Einheit signaltechnisch mit der Umfeld-Überwachungseinheit gekoppelt, insbesondere drahtlos oder drahtgebunden, sein.
  • Vorzugsweise kann die Umfeld-Erfassungseinheit und die Umfeld-Überwachungseinheit in einer Umfeld-Absicherungseinheit integriert sein. Die Umfeld-Absicherungseinheit kann insbesondere ausgebildet sein, um an einem Logistikroboter angeordnet und/oder nachgerüstet zu werden. Hierzu kann die Umfeld-Absicherungseinheit und/oder die Umfeld-Überwachungseinheit eine Schnittstelle aufweisen, die ausgebildet ist, um mit einer Robotersteuerungseinheit und/oder einer Zentralsteuerungseinheit signaltechnisch gekoppelt zu werden. Dadurch kann beispielsweise in Reaktion auf die Überwachung des Abstandsraums und/oder des Prozessraums, insbesondere bei Erfassen eines Eintreten eines Objekts oder einer Veränderung einer Soll-Position eines Objekts in dem Abstandsraum und/oder Prozessraum, ein Reaktionssignal generiert und übermittelt werden, um ein akustisches Warnsignal, insbesondere einen Warnton, und/oder ein optisches Warnsignal, insbesondere erzeugt mittels einer Signalleuchte, auszugeben und/oder den Logistikroboter anzusteuern, insbesondere um einen Lasthandhabungsvorgang und/oder eine Bewegung der Lasthandhabungskinematik und/oder des Logistikroboters zu stoppen oder zu verlangsamen. Insbesondere kann nach einem Stoppen dieser Bewegung das Lasthandhabungs-Umfeld weiter überwacht werden und ein Austreten des Objekts aus dem Abstandsraum und/oder Prozessraum und/oder einem erneuten Einnehmen des Objekts der Soll-Position erfasst werden. In Reaktion hierauf kann beispielsweise ein Freigabesignal generiert und übermittelt werden, um ein optisches Freigabesignal und/oder ein akustisches Freigabesignal, insbesondere einen Freigabeton, auszugeben und/oder den Logistikroboter anzusteuern, insbesondere um einen Lasthandhabungsvorgang und/oder eine Bewegung der Lasthandhabungskinematik und/oder des Logistikroboters wieder aufzunehmen.
  • Insbesondere bevorzugt kann die Erfassung des Lasthandhabungsumfelds und/oder eine Definition des Lasthandhabungs-Umfelds und/oder des Freiraums und/oder des Arbeitsraums und/oder des Prozessraums und/oder des Abstandsraum vor Beginn eines Lasthandhabungsvorgangs erfolgen, sodass der hierbei erfasst Freiraum und/oder Arbeitsraum und/oder Prozessraum und/oder Abstandsraum während des Lasthandhabungsvorgangs unverändert definiert bleiben kann.
  • Alternativ oder ergänzend kann die Erfassung des Lasthandhabungs-Umfelds und/oder die Definition des Lasthandhabungsumfelds und/oder des Freiraums und/oder des Arbeitsraums und/oder des Prozessraums und/oder des Abstandsraum kontinuierlich erfolgen und/oder während des Lasthandhabungsvorgangs wiederholt und/oder angepasst werden.
  • Unter einem Freiraum kann insbesondere ein dreidimensionaler Raum verstanden werden, der nicht durch ein Objekt oder mehrere Objekte belegt ist, der also frei von Objekten ist. Der Freiraum kann insbesondere ausschließlich luftgefüllt und/oder gasgefüllt, also insbesondere im Wesentlichen frei von Objekten, sein. Der Freiraum kann insbesondere eine Last umgeben. Vorzugsweise kann sich der Freiraum während einer Lasthandhabung verändern, wobei der Freiraum jeweils der die Last umgebende freie Raum sein kann. Insbesondere bevorzugt kann der Freiraum von einem Boden und/oder der Last und/oder einem Objekt oder mehreren Objekten umgeben und/oder begrenzt sein.
  • Insbesondere bevorzugt kann der Freiraum zusätzlich und/oder alternativ durch vorbestimmte Abmessungen begrenzt sein. Dadurch kann ein reduzierter Freiraum erfasst werden, der ein Volumen beschreibt, das für den Lasthandhabungsvorgang von Relevanz ist. Die vorbestimmten Abmessungen können so gewählt und/oder bestimmt, insbesondere berechnet, sein, dass insbesondere ein prozessrelevantes Volumen abgedeckt ist, sodass sich die Lasthandhabungskinematik in einem Lasthandhabungsvorgang innerhalb dieses prozessrelevanten Volumens bewegt, wobei vorzugsweise der zusätzliche Abstandsraum berücksichtigt wird. Der reduzierte Freiraum kann sich insbesondere anhand der Lasthandhabungskinematik und zusätzlicher Abstände, insbesondere Lastschutzabstände, orientieren. Insbesondere bevorzugt kann beispielsweise eine Höhe des Freiraums begrenzt werden.
  • Die vorbestimmten Abmessungen können insbesondere in der Umfeld-Überwachungseinheit hinterlegt oder einprogrammierbar sein.
  • Insbesondere bevorzugt kann die Umfeld-Überwachungseinheit eine Benutzerschnittstelle aufweisen oder mit einer Benutzerschnittstelle signaltechnisch gekoppelt sein.
  • Vorzugsweise kann die Umfeld-Überwachungseinheit über die Benutzerschnittstelle programmierbar ausgebildet sein. Dadurch können beispielsweise die vorbestimmten Abmessungen durch einen Benutzer programmiert werden.
  • Insbesondere bevorzugt kann die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet sein, um mit einer Steuerungseinheit, insbesondere einer Robotersteuerungseinheit und/oder einer zentralen Steuerungseinheit, signaltechnisch gekoppelt zu werden. Beispielsweise können darüber die vorbestimmten Abmessungen durch einen Benutzer programmiert werden. Insbesondere können darüber Auslegungsdaten und/oder Auftragsdaten der Lasthandhabungskinematik empfangen und auf deren Basis vorbestimmte Abmessungen bestimmt werden.
  • Dadurch kann eine Datenmenge reduziert werden und eine Verarbeitungszeit der Daten reduziert werden.
  • Erfindungsgemäß kann der Freiraum mittels der Umfeld-Überwachungseinheit bestimmt werden, insbesondere durch Verarbeitung der durch die Umfeld-Erfassungseinheit erfassten Daten des Lasthandhabungsumfelds.
  • Unter einem Arbeitsraum kann insbesondere ein Bewegungsraum der Lasthandhabungskinematik zuzüglich von Abmessungen einer gegriffenen oder zu greifenden Last verstanden werden. Insbesondere bevorzugt kann eine definierte maximale Lastgröße berücksichtigt werden. Alternativ und/oder ergänzend kann die Umfeld-Erfassungseinheit ausgebildet sein, um eine Abmessung einer zu greifenden Last vor einer Lastaufnahme zu erfassen, um diese bei der Bestimmung, insbesondere Berechnung des Arbeitsraums zu berücksichtigen.
  • Insbesondere kann der Arbeitsraum zusätzlich einen die gegriffene oder zu greifende Last umgebenden Lastschutzraum umfassen. Der Lastschutzraum kann insbesondere eine äußere Abmessung aufweisen, die maximal 1/5 oder maximal 1/10 oder maximal 1/20 oder maximal 1/30 größer ist als die äußeren Abmessungen der jeweiligen zu greifenden oder gegriffenen Last. Dadurch kann gewährleistet werden, dass sich eine Last auch im Falle von einem Verrutschen während des Lasthandhabungsvorgangs noch innerhalb des Arbeitsraums befindet. Der Lastschutzraum kann insbesondere vordefiniert und in der Umfeld-Überwachungseinheit hinterlegt und/oder einprogrammierbar sein.
  • Insbesondere bevorzugt können die Abmessungen der Last und/oder der Lastschutzraum durch Eingabe über eine Benutzerschnittstelle erfolgen. Vorzugsweise können die Abmessungen der Last mittels der Umfeld-Erfassungseinheit erfasst werden. Der Lastschutzraum kann vorzugsweise mittels der Umfeld-Überwachungseinheit addiert werden.
  • Besonders bevorzugt kann der Bewegungsraum der Lasthandhabungskinematik durch Empfangen von Bewegungsdaten ermittelt werden. Die Bewegungsdaten können vorzugsweise durch Eingabe über eine Benutzerschnittstelle durch einen Benutzer und/oder die Lasthandhabungskinematik selbst, vorzugsweise durch deren Steuerung, generiert und an die Umfeld-Überwachungseinheit übermittelt werden.
  • Unter einem Abstandsraum kann insbesondere ein den Arbeitsraum zumindest teilweise umgebendes Volumen, vorzugsweise als eine Art Hülle, verstanden werde. Insbesondere kann der Abstandsraum durch einen zur Darstellung eines sicheren Arbeitsvorgangs benötigten Abstand zum Arbeitsraum generiert werden. Vorzugsweise können bei der Bildung dieses Abstandsraums anwendungsbezogene Abstände zur Gewährleistung eines unterbrechungsfreien und/oder kollisionsfreien Arbeitsprozesses mit eingehen.
  • Vorzugsweise kann die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet sein, um den benötigten Abstand zum Arbeitsraum in Abhängigkeit einer Eingabe eines Benutzers und/oder in Abhängigkeit eines zentralen Steuerungssignals und/oder in Abhängigkeit von Parametern der Lasthandhabungskinematik, insbesondere Abmessungen der Lasthandhabungskinematik und/oder Arbeitsgeschwindigkeiten, insbesondere wechselnden Arbeitsgeschwindigkeiten, zu ermitteln. Die Umfeld-Überwachungseinheit kann insbesondere eine Schnittstelle aufweisen, über die ein Signal oder Signale übermittelt, insbesondere empfangen werden, die Informationen der Parameter tragen.
  • Unter einem Prozessraum kann vorzugsweise der Arbeitsraum zuzüglich des Abstandsraums verstanden werden. Der Prozessraum kann somit insbesondere sowohl ein benötigtes Volumen für den Lasthandhabungsvorgang und die Bewegung der Lasthandhabungskinematik als auch ein zusätzliches Volumen zur Gewährleistung der Unterbrechungsfreiheit und/oder Kollisionsfreiheit umfassen.
  • Der Prozessraum und/oder der Abstandsraum kann vorzugsweise zumindest teilweise während eines gesamten Lasthandhabungsvorgangs überwacht und stetig aktualisiert werden.
  • Unter einer Umfelderfassung und/oder einer Erfassung des Arbeitsraums und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums und/oder des Freiraums kann insbesondere eine Gewinnung von Informationen über das Handlungsumfeld des mobilen Roboters durch die Umfeld-Erfassungseinheit, vorzugsweise mittels optischer Sensoren wie z. B. Kameras, Tiefenkameras, 2D/3D Laserscanner sowie anderer geeigneter Sensoren wie z. B. Radarsensoren oder Ultraschallsensoren, verstanden werden. Die Erfassung kann insbesondere während der Vorbeifahrt und oder vor der Anfahrt und/oder während der Anfahrt und/oder nach der Anfahrt in die Lasthandhabungsposition erfolgen. Sie kann insbesondere auch durch andere Fahrzeuge oder stationäre Sensoren erfolgen und mittels Kommunikationseinheiten übermittelt werden.
  • Insbesondere bevorzugt kann die Umfeld-Erfassungseinheit und/oder die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet sein, um von einer externen Datenquelle, insbesondere einer Cloud, zusätzliche Daten des Lasthandhabungs-Umfelds zu erhalten und/oder selbst erfasste Daten an eine externe Datenquelle, insbesondere eine Cloud, zu senden. Insbesondere bevorzugt kann das System die Cloud umfassen. Dadurch können beispielsweise von mehreren Umfeld-Erfassungseinheiten, die sowohl stationär, insbesondere in der Logistikumgebung, oder mobil, insbesondere an einem Logistikroboter, angeordnet sein können oder ausgebildet sein, um stationär, insbesondere in der Logistikumgebung, oder mobil, insbesondere an einem Logistikroboter, angeordnet zu werden.
  • Insbesondere bevorzugt kann die Umfeld-Erfassungseinheit ausgebildet sein, stetig Daten des sich ändernden Lasthandhabungs-Umfelds, insbesondere vor und/oder während und/oder nach einer Lasthandhabung, zu erfassen. Vorzugsweise kann die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet sein, stetig das sich ändernde Lasthandhabungs-Umfeld durch Auswertung der Daten zu überwachen. Dadurch kann das adaptive dreidimensionale Lasthandhabungs-Umfeld während des gesamten Lasthandhabungsvorgangs überwacht werden.
  • Das Erfassen der Daten des Lasthandhabungs-Umfelds, kann vorzugsweise eine Aufnahme des Lasthandhabungs-Umfelds und/oder eine Generierung der Daten, die Informationen über das Lasthandhabungs-Umfeld tragen, umfassen.
  • In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das System ausgebildet, um einem Logistikroboter, insbesondere einem mobilen, robotischen Fahrzeug, insbesondere einem autonomen Flurförderzeug, mit mindestens einer Lasthandhabungskinematik, insbesondere einem Roboterarm, zugeordnet zu werden . Insbesondere kann eine Steuerungseinheit des Logistikroboters dazu ausgebildet sein, die Lasthandhabungskinematik zu steuern. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann währenddessen die Umfelderfassung und Planung der Bewegungstrajektorie der Lasthandhabungskinematik erfolgen.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das System ausgebildet ist, um einer Lasthandhabungskinematik zugeordnet zu werden, die ausgebildet ist, um an einem autonomen oder manuellen Flurförderzeug angeordnet zu werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das System ausgebildet ist, um einer Lasthandhabungskinematik zugeordnet zu werden, die ausgebildet ist, um an einer Verfahreinheit angeordnet zu werden, um mittels der Verfahreinheit, insbesondere einer Verfahrschiene, in wechselnde Arbeitsumgebungen verfahren zu werden. Die Verfahrschiene kann beispielsweise linear ausgebildet sein und/oder nichtlineare Abschnitte umfassen, insbesondere Kurven aufweisen.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das System ausgebildet, um einer ortsfesten Lasthandhabungskinematik zugeordnet zu werden. Vorzugsweise ist das System einer ortsfesten Lasthandhabungskinematik in einem sich verändernden Umfeld montiert. In diesem Fall können sowohl die Lastquelle, vorzugsweise eine Quellpalette, als auch das Lastziel, vorzugsweise eine Zielpalette, mobil sein.
  • Insbesondere bevorzugt kann das System einen derartigen Logistikroboter und/der ein derartiges autonomes oder manuelles Flurförderzeug und/oder eine derartige Verfahreinheit und/oder eine Fixierungseinheit zur ortsfesten Fixierung umfassen. Entsprechend kann das System die Lasthandhabungskinematik umfassen, die an dem Logistikroboter und/der dem autonomen oder manuellen Flurförderzeug und/oder der Verfahreinheit und/oder an der Fixierungseinheit angeordnet ist.
  • Insbesondere kann das System, vorzugsweise die Umfeld-Überwachungseinheit und/oder Umfeld-Erfassungseinheit, ausgebildet sein, um an dem an dem Logistikroboter und/der dem autonomen oder manuellen Flurförderzeug und/oder der Verfahreinheit und/oder an der Fixierungseinheit angeordnet zu werden und insbesondere eine signaltechnische Kopplung mit einer entsprechenden Steuerungseinheit zu ermöglichen und/oder aufzuweisen.
  • Insbesondere bevorzugt kann eine Steuerungseinheit vorgesehen sein, die ausgebildet ist, um die Lasthandhabungskinematik zu steuern. Vorzugsweise kann die Steuerungseinheit mit der Umfeld-Überwachungseinheit signaltechnisch, insbesondere drahtlos oder drahtgebunden, gekoppelt sein und ausgebildet sein, um die Bewegungstrajektorie der Lasthandhabungskinematik zu planen und/oder die Lasthandhabungskinematik in Abhängigkeit der Umfeldüberwachung zu steuern. Insbesondere bevorzugt kann die Umfeld-Überwachungseinheit in die Steuerungseinheit integriert sein und/oder ausgebildet sein, um in die Steuerungseinheit integriert zu werden.
  • Vorzugsweise kann beispielsweise die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet sein, um eine Veränderung im Abstandsraum und/oder im Prozessraum, insbesondere unabhängig von der Lasthandhabungskinematik, zu erfassen, ein Signal zu generieren, das Signal an die Steuerungseinheit zu übermitteln. Die Steuerungseinheit kann insbesondere ausgebildet sein, um das Signal zu empfangen und die Lasthandhabungskinematik in Abhängigkeit des Signals zu steuern und/oder eine Bewegung zu verlangsamen und/oder insbesondere einen Betrieb zu stoppen. Insbesondere bevorzugt kann die Steuerungseinheit mit einer Benutzerschnittstelle signaltechnisch gekoppelt sein, um dem Benutzer ein Signal, insbesondere ein akustisches oder optisches Signal, zu übermitteln. Die Benutzerschnittstelle kann insbesondere an einer zentralen Überwachungseinheit angeordnet sein. Vorzugsweise kann die zentralen Überwachungseinheit mit mehreren Lasthandhabungskinematiken und/oder Systemen zu Absicherung gekoppelt sein.
  • Insbesondere bevorzugt kann die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet sein, um einen freiwerdenden Prozessraum, insbesondere einen freiwerdenden Abstandsraum zu erfassen, ein zweites Signal generieren, das zweite Signal an die Steuerungseinheit übermitteln. Die Steuerungseinheit kann insbesondere ausgebildet sein, um das zweite Signal zu empfangen und die Lasthandhabungskinematik in Abhängigkeit des zweiten Signals zu steuern und/oder eine Bewegung zu beschleunigen und/oder insbesondere einen Betrieb zu stoppen und/oder einen Betrieb zu starten. Insbesondere bevorzugt kann die Steuerungseinheit mit einer Benutzerschnittstelle signaltechnisch gekoppelt sein, um dem Benutzer ein Signal, insbesondere ein akustisches oder optisches Signal, zu übermitteln. Die Benutzerschnittstelle kann insbesondere an einer zentralen Überwachungseinheit angeordnet sein. Vorzugsweise kann die zentralen Überwachungseinheit mit mehreren Lasthandhabungskinematiken und/oder Systemen zu Absicherung gekoppelt sein.
  • Die Überwachung kann insbesondere auf Basis einer Trennung nach Prozessraum und dem hierin liegenden Arbeitsraum erfolgen.
  • Insbesondere kann demnach eine mehrfache Definition und/oder Anpassung von dem Freiraum und/oder dem Arbeitsraum und/oder dem Prozessraum und/oder dem Abstandsraum vorgesehen sein, vorzugsweise wenn Änderungen in der Umgebung wahrgenommen, insbesondere erfasst, werden und/oder anhand der Aufnahme der Last weitere Informationen generiert werden (wie z. B. ein abweichendes Lastgewicht, eine veränderte Griffposition, eine nicht vorhergesehene Veränderung der Last wie bspw. eine Lastbeschädigung).
  • Insbesondere bevorzugt kann die Umfeld-Erfassungseinheit und/oder die Umfeld-Überwachungseinheit derart ausgebildet sein, sodass Daten verschiedener Quellen vorzugsweise Umfelderfassungs-Einheit, Lasthandhabungs-Kinematik-Steuereinheit, zusätzlicher Sensoren der Lasthandhabungs-Kinematik einschl. Greifersystem (vorzugsweise Kraft-/Drucksensoren, optische Sensoren, abstands- und konturmessende Sensoren, Beschleunigungssensoren) empfangen und ausgewertet werden können.
  • Wie vorstehend ausgeführt kann insbesondere die Lasthandhabungskinematik auf einem Logistikroboter installiert sein. Hierbei kann vorzugsweise zunächst die Anfahrt des Logistikroboters in eine zur Lasthandhabung vorgesehene Position erfolgen.
  • Vorzugsweise kann das System ausgebildet sein, um die nachfolgenden Schritte, insbesondere vor oder nach der Anfahrt, zu durchlaufen. Einzelne, eine Auswahl der oder sämtliche Schritte können vorzugsweise in wiederholender oder variabler Sequenz durchlaufen werden:
    • • Erfassung des Lasthandhabungs-Umfeldes mittels der Umfeld-Erfassungseinheit, vorzugsweise mittels optischer Sensoren, wie z.B. Kameras, Tiefenkameras, 2D/3D- Laserscanner sowie anderer geeigneter Sensoren wie z. B. Radarsensoren oder Ultraschallsensoren. Die Erfassung des Lasthandhabungs-Umfeldes kann vorzugsweise während der Anfahrt und/oder während der Vorbeifahrt an eine Lasthandhabungsposition, während des Stillstands oder aus Informationen, die durch andere Fahrzeuge und/oder stationäre Sensoren ermittelt worden sind, erfolgen.
    • • Fein-Positionierung des Fahrzeugs anhand der gewonnenen Umfeld-Sensorinformationen, sofern erforderlich.
    • • Definition des verfügbaren Freiraums und Aufteilung in Arbeitsraum und Prozessraum.
    • • Realisierung des Lasthandhabungsvorgangs innerhalb des Arbeitsraums.
    • • Überwachung des Prozessraums während des gesamten Lasthandhabungsvorgangs.
  • Nach Beendigung des Lasthandhabungsvorgangs erfolgt vorzugsweise die Rückübergabe der Fahrzeugkontrolle an eine Navigationssteuerung des Fahrzeugs.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Umfeld-Überwachungseinheit eine elektronische Recheneinheit, auf der ein Computerprogramm gespeichert ist, welches einen Algorithmus enthält, der ausgebildet ist, um eine Berechnung des Freiraums und/oder des Arbeitsraums und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums auszuführen.
  • Insbesondere kann die Berechnung durch Expansion von als frei erkannten Raumpunkten, beginnend von einem aus den frei erkannten Raumpunkten gewählten Raumpunkt, insbesondere einen Raumpunkt in unmittelbarer Nähe zu einem Aktionspunkt, insbesondere einem Lastangreifpunkt, der Lasthandhabung, bis zu einem detektierten, begrenzenden Objekt oder einer vorgegebenen Abbruchgrenze umfasst, erfolgen.
  • Durch Expandieren dieses Raumpunktes in alle Raumrichtung, insbesondere durch eine kugelförmige Expansion, kann der Raum vorzugsweise expandiert werden, bis
    1. 1. ein begrenzendes Objekt detektiert wird, und/oder
    2. 2. eine definierte Abbruchgrenze, z. B. eine vorgegebene Randkontur, erreicht wird.
  • Insbesondere bevorzugt kann die Expansion ausgehend von mehreren, räumlich verteilt gewählten Punkten erfolgen.
  • Die Expansion kann vorzugsweise parallelisiert erfolgen. Dadurch kann insbesondere eine zeitgleiche Expansion ausgehend von verschiedenen Punkten als Startpunkten bei Einsatz parallelisierungsfähiger Rechnersysteme, vorzugsweise Multi-Prozessor-Systeme oder GPU-Systeme, eine Verfahrensbeschleunigung erreicht werden.
  • Vorzugsweise ist der Algorithmus ausgebildet, um eine Modellierung einer einschließenden Oberflächenkontur des Freiraums und/oder des Arbeitsraums und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums durchzuführen. Dabei kann vorzugsweise der ermittelte Freiraum und/oder Arbeitsraum und/oder Prozessraum und/oder Abstandsraum durch eine einschließende Oberflächenkontur, bestehend aus geeigneten Modellierungsmitteln beschrieben werden. Beispielsweise kommen hierfür Techniken aus der 3D-Oberflächenmodellierung, wie beispielsweise Splines, Mesh-Strukturen (analog zu einem STL-Datenformat), oder funktionale Beschreibungen in Betracht.
  • Durch die Modellierung der einschließenden Oberflächenkontur kann insbesondere der Freiraum und/oder Arbeitsraum und/oder Prozessraum und/oder Abstandsraum modelliert und/oder berechnet und/oder bestimmt werden.
  • Unter einer einschließenden Oberflächenkontur kann insbesondere ein Grenzbereich des Freiraums und/oder des Arbeitsraums und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums und eines diesen umgebenden Außenraums verstanden werden.
  • Vorzugsweise ist der Algorithmus ausgebildet, um eine Reduktion des Freiraums und/oder des Arbeitsraums und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums auf eine konvexe Oberflächenkontur durchzuführen.
  • Hierbei können vorzugsweise nicht-konvexe Bereiche außerhalb der konvexen Oberflächenkontur eliminiert werden. Dadurch können leicht zu erfassende Teilräume definiert werden.
  • Unter einer konvexen Oberflächenkontur kann insbesondere eine Oberflächenkontur verstanden werden, bei der sämtliche Verbindungslinien zwischen zwei beliebigen Punkten auf der Oberflächenkontur sich ausschließlich durch einen von der Oberflächenkontur umgebenden innenliegenden Bereich erstrecken.
  • Analog hierzu kann insbesondere unter einer nicht-konvexen Oberflächenkontur, vorzugsweise eine konkave Oberflächenkontur, also insbesondere eine Oberflächenkontur verstanden werden, bei der sich Verbindungslinien zwischen zwei beliebigen Punkten auf der Oberflächenkontur zumindest teilweise auch durch einen außenliegenden Bereich, also durch einen Bereich außerhalb dem von der Oberflächenkontur umgebenden innenliegenden Bereich erstrecken.
  • Vorzugsweise ist der Algorithmus ausgebildet, um eine Modellierung eines Gesamtraums durch Kombination von Teilräumen des Freiraums und/oder des Arbeitsraums und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums durchzuführen.
  • Die Teilräume können insbesondere derart gewählt werden, dass diese Konturen aufweisen, die insbesondere wenig komplex und/oder gut beschreibbar sind. Die Konturen können insbesondere einfachen geometrischen Formen, wie zum Beispiel Quader, Kubus und/oder Kugel entsprechen. Insbesondere bevorzugt kann die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet sein, das erfasste Lasthandhabungsumfeld in mindestens zwei, vorzugsweise mehrere Teilräume zu unterteilen. Dadurch können sämtliche Bereiche des Lasthandhabungsumfelds, insbesondere ohne Hinterschnitte oder Aussparungen, erfasst und dadurch abgesichert werden.
  • Vorzugsweise ist der Algorithmus ausgebildet, um eine Modellierung eines nicht-konvexen Gesamtraums durch Kombination von zumindest zwei konvexen Teilräumen des Freiraums und/oder des Arbeitsraums und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums durchzuführen.
  • Der adaptive Freiraum und/oder Arbeitsraum und/oder Prozessraum und/oder Abstandsraum kann insbesondere - je nach vorliegender Umgebungskontur - nichtkonvex ausgebildet sein, z. B. beim Vorliegen von in den Raum hineinragenden Randstrukturen. Dieses verkompliziert die Oberflächenmodellierung in der Regel, gleichzeitig stellen diese zerklüfteten Randbereiche gegebenenfalls keine nutzbaren Arbeitsräume dar. Die vorgeschlagene Ausgestaltung sieht hier vorzugsweise die Reduktion des Überwachungsraums auf eine möglichst einfach beschreibbare, konvexe Oberflächenkontur vor.
  • Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Algorithmus eine Modellierung nicht-konvexer Räume durch Kombination von konvexen Räumen umfasst. Auf diese Weise können die nicht-eingeschlossenen Bereiche ebenfalls durch eigene, konvexe Oberflächen beschrieben werden. Durch Kombination von konvexen Räumen können nicht-konvexe Räume modelliert werden, so dass komplexere Geometrien umschlossen werden. Der modellierte Raum stellt den gesamten Arbeitsbereich einschließlich des Überwachungsbereichs dar. Vorzugweise kann der modellierte Raum weiter modifiziert werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Algorithmus ausgebildet, um eine Berechnung des Prozessraums durch Addition des Arbeitsraums und des Abstandsraums auszuführen.
  • Vorzugsweise kann der Arbeitsraum und/oder der Abstandsraum mittels der Umfeld-Erfassungseinheit erfasst werden.
  • Insbesondere bevorzugte können Daten, die den Arbeitsraum beschreiben, über eine entsprechende Schnittstelle empfangen werden. Diese Daten können insbesondere von einem Benutzer einprogrammiert oder von einer Steuerungseinheit der Lasthandhabungskinematik abgerufen werden.
  • Insbesondere können Daten, die den Abstandsraum beschreiben, über eine entsprechende Schnittstelle empfangen werden. Diese Daten können insbesondere von einem Benutzer einprogrammiert oder von einer Steuerungseinheit der Lasthandhabungskinematik abgerufen werden.
  • Besonders bevorzugt kann der Algorithmus ausgebildet sein, um eine Berechnung des Abstandsraums durch Eliminierung des Arbeitsraums aus dem Prozessraum auszuführen.
  • Besondere bevorzugt kann der Algorithmus ausgebildet sein, um ein gesamtes Volumen des Prozessraums und/oder des Abstandsraums zu überwachen.
  • Besonders bevorzugt kann der Algorithmus ausgebildet sein, um eine Außenkontur und/oder eine Innenkontur des Abstandsraums zu bestimmen, wobei der Algorithmus ausgebildet ist, um zumindest die Außenkontur und/oder die Innenkontur des Abstandsraums zu überwachen.
  • Nachteilig an der Gesamtüberwachung des gesamten Prozessraums und/oder des Arbeitsraums ist, dass innerhalb des Arbeitsraums die Lasthandhabungskinematik einschließlich Greifer und Last angeordnet sind und sich während eines Lasthandhabungsprozesses bewegen, sodass dadurch eine sich verändernde Umgebung erfasst werden kann. Dieser Arbeitsraum ist somit nicht frei, da er zum Beispiel durch die Armkinematik der Lasthandhabungskinematik belegt ist, und zudem zeitveränderlich, da die Lasthandhabungskinematik bei ihrem Arbeitsvorgang diesen Raum durchstreift, was für eine einfache Überwachung hinderlich ist.
  • Deshalb sieht die vorteilhafte Ausgestaltung die Bildung des Abstandsraums vor, bei dem der Arbeitsraum der Lasthandhabungskinematik (also das gesamte Volumen, das während des Vorgangs durch die Lasthandhabungskinematik, den Greifer und die Last durchstriffen wird) aus dem Prozessraum eliminiert wird und/oder bei der Überwachung außer Acht gelassen wird.
  • Insbesondere bevorzugt kann die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet sein, um sowohl den Arbeitsraum als auch den Prozessraum zu überwachen und Daten hinsichtlich der Lasthandhabungskinematik, insbesondere hinsichtlich der Bewegungsbahn, und/oder der Last zu empfangen und rauszurechnen. Dadurch kann die sich verändernde Lasthandhabungs-Umgebung auch innerhalb des Arbeitsraums erfolgen.
  • Insbesondere bevorzugt kann das System ein Lebewesen-Erkennungssystem umfassen, das ausgebildet ist, um lebende Objekte zu detektieren und zu erkennen. Insbesondere bevorzugt kann die Umfeld-Erfassungseinheit das Lebewesen-Erkennungssystem umfassen oder als solches ausgebildet sein. Dadurch kann das System insbesondere zwischen einer Bedienperson und der Lasthandhabungskinematik unterscheiden und beispielweise den gesamten Prozessraum, insbesondere auch den Arbeitsraum, während eines Lasthandhabungsvorgangs überwachen. Hierbei kann insbesondere das System ausgebildet sein, dass lediglich das Eintreten und/oder Austreten lebender Objekte in den Prozessraum und/oder Abstandsraum und/oder Arbeitsraum überwacht wird.
  • Insbesondere bevorzugt kann das Lebewesen-Erkennungssystem eine Sicherheitsfreigabe für den Logistikroboter erteilen, falls eine Abwesenheit lebender Objekte in dem Prozessraum und/oder dem Arbeitsraum und/oder dem Abstandsraum erfasst wird, also insbesondere keine lebenden Objekte detektiert und erkannt werden.
  • Insbesondere kann das Lebewesen-Erkennungssystem eine Sensorik umfassen, die dazu eingerichtet ist, lebende Objekte zu detektieren und zu erkennen. Die Sensorik kann insbesondere mit der Umfeld-Erfassungseinheit und/oder der Umfeld-Überwachungseinheit in Wirkverbindung stehen, die insbesondere dazu eingerichtet sein kann, eine Sicherheitsfreigabe für den Logistikroboter zu erteilen, falls keine lebenden Objekte im Prozessraum und/oder Arbeitsraum und/oder Abstandsraum detektiert und erkannt werden. Vorzugsweise kann das Lebewesen-Erkennungssystem ein Radarsystem umfasst, das dazu ausgebildet ist, kontinuierlich ein frequenzmoduliertes Radarsignal zu senden und reflektierte Radarsignale zu empfangen und durch Auswertung von Frequenzprofilen der empfangenen Radarsignale zwischen stationären und bewegten Objekten zu unterscheiden und die lebenden Objekte durch Auswertung der Bewegungen der Objekte zu erkennen.
  • Insbesondere bevorzugt kann das Lebewesen-Erkennungssystem eine Sensorik umfassen, die ausgebildet ist, um Mikrobewegungen der Objekte, die insbesondere durch Atembewegungen und/oder Herzpulsbewegungen der lebenden Objekte entstehen, erkennt.
  • Vorzugsweise kann für den gesamten Abstandsraum gelten, dass in einem gesamten Lasthandhabungsvorgang
    • • keine Objekte in diesen Raum eindringen dürfen und/oder
    • • keine in dem Raum befindlichen Objekte sich verändern dürfen,
    wodurch sich insbesondere ein statisch überwachbares Volumen ergibt.
  • Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Algorithmus ausgebildet ist, um eine Berechnung einer raumnutzungsoptimierten Bewegungsbahn der Lasthandhabungskinematik auszuführen und/oder in Abhängigkeit der raumnutzungsoptimierten Bewegungsbahn den Prozessraum, insbesondere den Abstandsraum, auf ein minimales zu überwachendes, prozessrelevantes Volumen, insbesondere in Abhängigkeit der raumnutzungsoptimierten Bewegungsbahn, der Lasthandhabungskinematik, zu reduzieren.
  • Der oben beschriebene Prozessraum kann gegebenenfalls Bereiche umfassen, die mit Blick auf anwendungsbezogen üblich verwendete Abstände größer als notwendig dimensioniert sind, vorzugsweise weil durch Verwendung von Bewegungsdaten der Lasthandhabungskinematik (z. B. Verfahrgeschwindigkeiten), insbesondere des Logistikroboters, eine Reduzierung des Abstands, insbesondere des Lastabstands, möglich sein kann. In der Weiterbildung ist daher bevorzugt vorgesehen, diesen Raum soweit zu reduzieren, dass ein minimales zu überwachendes Volumen angrenzend an den Arbeitsraum der Kinematik entsteht. Dieser Ansatz erhöht die Robustheit des Systems, da ein möglichst kleiner Arbeitsraum und/oder Abstandsraum definiert wird und somit die Wahrscheinlichkeit einer Raumverletzung reduziert wird.
  • Dieser Ausführungsvariante liegt der Gedanke zugrunde, dass die Lasthandhabungskinematik insbesondere bei sich annähernder Lastaufnahmeposition und/oder Lastablageposition eine Verfahrgeschwindigkeit reduziert. Zwischen der Lastaufnahmeposition und der Lastablageposition kann die Verfahrgeschwindigkeit deutlich höher sein. Bei erhöhten Verfahrgeschwindigkeit kann insbesondere die Notwendigkeit bestehen, den Abstandsraum zu vergrößern, um bei Eintreten eines Objekts in den Abstandsraum und/oder einer erfassten Veränderung in dem Abstandsraum, die Lasthandhabungskinematik rechtzeitig abbremsen zu können, sodass diese noch vor Erreichen des Bereichs, in den das Objekt eingetreten ist und/oder die Veränderung erfasst wurde, zum Stillstand kommt. Durch diese Ausgestaltung kann die Raumnutzung optimiert und gleichzeitig die Unterbrechungsfreiheit und/oder Kollisionsfreiheit gewährleistet werden.
  • Das System kann insbesondere ausgebildet sein, um Daten einer Kinematik-Bewegungsplaneinheit der Lasthandhabungskinematik zu empfangen und zur Berechnung des notwendigen Abstandsraums zu verwenden.
  • Insbesondere bevorzugt kann das System ausgebildet sein, um Daten des zur Verfügung stehenden und erfassten Freiraums und/oder Prozessraums und/oder Arbeitsraums und/oder Abstandsraums als Restriktionsbefehl an die Steuerungseinheit der Lasthandhabungskinematik zu übermitteln, um eine Restriktion der Bewegungsplanung zu bewirken. Hierüber kann vorzugsweise das System ausgebildet sein, die Bewegungstrajektorie der Lasthandhabungskinematik zu modifizieren.
  • Vorzugsweise kann das System dahingehend ausgestaltet werden, dass die Bewegungsbahn (Trajektorie) der Lasthandhabungskinematik einschließlich Greifer und Last so modifiziert wird, dass der zur Verfügung stehende Raum insbesondere optimal genutzt werden kann. Hierbei kann das Optimierungsziel in der Erzielung einer möglichst kurzen Vorgangszeit für den Lasthandhabungsvorgang bestehen.
  • Die Realisierung des Vorgangs kann vorzugsweise über Technologien zur Steuerung von Handhabungskinematiken, vorzugsweise Roboterarm-Bewegungssteuerungen, erfolgen, die eine vorgeplante Trajektorie möglichst exakt realisieren (insbesondere „abfahren“).
  • Vorzugsweise kann hierbei eine Überwachungseinheit eingesetzt werden, die bezugnehmend auf den Sensordaten der Lasthandhabungskinematik die Position der Lasthandhabungskinematik erfassen kann und diese als Istwerte geplanten Sollwerten gegenüberstellen kann. Diese Technik kann eingesetzt werden, um per Selbstüberwachung Handhabungskinematiken vorzugsweise Roboterarme selbstsicher zu machen.
  • Vorzugsweise können Bewegungsdaten aus der Kinematik-Steuerung als Eingangsdaten für die Überwachung dienen, vorzugsweise in der Art, dass die Bewegung der Lasthandhabungskinematik, insbesondere einschließlich Greifer und/oder Last, in die erfassten Umgebungsdaten projiziert werden und im Rahmen der Überwachung mitbetrachtet werden. In diesem Zusammenhang können diese insbesondere eine „erwartete und erlaubte Veränderung“ innerhalb des Arbeitsraums darstellen.
  • Weitere Ausgestaltungen sind beispielsweise eine möglichst lastschonende Bewegung der Lasthandhabungskinematik. Da sich die Trajektorie (einschließlich dynamischer Parameter wie Verfahrgeschwindigkeit, Antriebskräfte(-momente) und Objektbeschleunigungen) und der Arbeitsraum und/oder Prozessraum insbesondere gegenseitig bedingen können, kann diesen Ausgestaltungen ein iterativer Ansatz zugrunde liegen, in dem gegebene Optimierungskriterien durch Anpassung von Trajektorie, Arbeitsraum und/oder Abstandsraum optimiert werden.
  • Vorzugsweise kann die Umfeld-Überwachungseinheit mindestens eine separate Einheit umfassen.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform kann vorsehen, dass die Umfeld-Überwachungseinheit mindestens eine in eine Steuerungseinheit integrierte Einheit umfasst.
  • Der Abstandsraum und/oder der Prozessraum können vorzugsweise mittels der separaten Einheit und/oder der Steuerungseinheit überwacht werden. Insbesondere bevorzugt kann die Überwachung durch die Steuerungseinheit und parallel durch die separate Einheit und/oder mehrere separate Einheiten erfolgen.
  • Insbesondere bevorzugt kann die separate Einheit und/oder die mehreren separaten Einheiten und/oder die Steuerungseinheit an der Lastkinematik und/oder dem Logistikroboter und/oder an dem Fahrzeug angeordnet oder dezentral verbaut sein.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Umfeld-Erfassungseinheit als ein optischer Sensor, insbesondere eine Kamera und/oder eine Tiefenkamera und/oder ein 2D Laserscanner und/oder einen 3D Laserscanner, und/oder eine alternative Sensorik, insbesondere ein Radarsensor ausgebildet.
  • Bevorzugt kann die Umfeld-Erfassungseinheit einen optischen Sensor, insbesondere eine Kamera und/oder eine Tiefenkamera und/oder einen 2D Laserscanner und/oder einen 3D Laserscanner, und/oder eine alternative Sensorik, insbesondere einen Radarsensor und/oder einen Ultraschallsensor umfassen.
  • Insbesondere kann die Umfeld-Erfassungseinheit mit einer zentralen Überwachungsvorrichtung signaltechnisch, insbesondere drahtlos, gekoppelt und ausgebildet sein, um Signale von der zentralen Überwachungsvorrichtung zu empfangen, die Daten des Lasthandhabungs-Umfelds tragen.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Umfeld-Überwachungseinheit mit einer externen Zusatz-Sensorik in Wirkverbindung stehen, wobei die Umfeld-Überwachungseinheit und/oder die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet ist, um Daten der externen Zusatz-Sensorik zu empfangen. Vorzugsweise ist die Umfeld-Überwachungseinheit und/oder die Umfeld-Erfassungseinheit ausgebildet, um die Daten der externen Zusatz-Sensorik mit den Daten der Umfeld-Erfassungseinheit zu fusionieren.
  • Beispielsweise kann die die Raumüberwachung durch weitere Sensoren, wie z. B. 2D-Scanner zur bodennahen Flächenüberwachung, erweitert werden. Insbesondere bevorzugt kann die Zusatz-Sensorik, insbesondere die weiteren Sensoren, an einer Lagerumgebung, insbesondere einer Decke oder an Regalelementen, und/oder an weiteren Logistikrobotern und/oder anderen Fahrzeugen, angeordnet werden.
  • Besonders bevorzugt können hierbei Unterräume aus dem Überwachungsraum gebildet werden, die, insbesondere wie hierin beschrieben, durch Arbeitsraum und/oder Prozessraum und/oder Abstandsraum gebildet werden können. Diese Unterräume können vorzugsweise Teilräume der gleichen Dimension (vorzugsweise bei Sensoren mit kleinerem Erfassungsbereich) oder auch Räume einer kleineren Dimension sein (vorzugsweise bei Einsatz eines 2D-Flächenscanners).
  • Im Falle des vorstehend als Beispiel angenommen 2D-Scanners kann diese Unterraumbildung vorzugsweise durch Schnittbildung auf Scannerhöhe durch den Überwachungsraum erfolgen, sodass sich eine 2D-Kontur, also ein 2D-Raum, ergibt und/oder die sich ergebende Schnittfläche den durch die zusätzliche Sensorik überwachbaren Raum aufspannt.
  • Die Überwachung des generierten Unterraums kann vorzugsweise durch die weitere Sensorik erfolgen und das System kann insbesondere die Teilergebnisse der Überwachungen zu einem Gesamtergebnis fusionieren.
  • Eine vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet ist, um durch Auswertung der Daten den Prozessraum im Bereich von gestapelten Einzelgütern, insbesondere einen gestapelte Einzelgüter zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umgebenden Prozessraum zu bilden.
  • Diese Variante kann sich insbesondere auf Lasthandhabungssituationen beziehen, in denen mit der Lasthandhabungskinematik aufgestapelte Einzelgüter, vorzugsweise auf Ladungsträgern wie z. B. Paletten, zu einem Zielpunkt, zum Beispiel auf ein autonomes Load-Deck, transportiert werden sollen. Hierzu kann insbesondere zunächst der den Einzelladungsstapel, einschließlich der Palette, umgebende Freiraum bis zu angrenzenden Strukturen, zum Beispiel einer Regalstruktur und einem Boden, an einem Lastaufnahmepunkt ermittelt werden.
  • Hieran angrenzende Räume, wie beispielsweise der umgebende Raum eines Nachbar-Einzelladungsstapels, können insbesondere von dem System ebenfalls als Freiraum erkannt werden, da dieser gegebenenfalls als Bewegungsraum für die Lasthandhabungskinematik genutzt werden kann.
  • In selbiger Art kann insbesondere der Freiraum um einen Lastabsetzpunkt ermittelt werden. Da hier insbesondere teils keine umgrenzenden Strukturen vorliegen können, kann der relevante Freiraum in diesem Fall durch parametrierbare Grenzen abgeschlossen werden, die sich aus dem technisch möglichen Bewegungsraum der Lasthandhabungskinematik ergeben können.
  • Die Arbeitsräume der Lastaufnahme auf dem Stapel der Einzelgüter und bei der Lastabgabe auf dem autonomen Load-Deck können vorzugsweise durch einen dritten Arbeitsraum verbunden sein, der sich über der Fläche vor der Palette und des Load-Decks aufspannen kann.
  • Im Gegensatz zu den Arbeitsräumen von Lastaufnahme und Lastabgabe kann sich insbesondere der verbindende dritte Arbeitsraum durch die Eigenschaften auszeichnen, dass er:
    • • insbesondere durch Positionsänderung der Fahrzeuge modifiziert werden kann und somit zusätzliche Freiheitsgrade bieten kann,
    • • insbesondere in der Regel aus freier Fläche bestehen kann und somit insbesondere für Außenstehende nicht als allokierter Arbeitsraum zu erkennen sein kann, und
    • • insbesondere in der Regel durch die Fahrzeugsensorik (z. B. 2D-Scanner) mit erfasst werden kann.
  • Bevorzugt sieht das System vor, durch geeignete Mittel diesen Arbeitsraum
    • • insbesondere durch Positionsänderung des Fahrzeugs bedarfsweise so zu modifizieren, dass eine effizientere Lösung des Beladungsproblems gefunden werden kann,
    • • insbesondere den allokierten Arbeitsraum durch geeignete Mittel für Außenstehende zu markieren, beispielsweise mit Projektionsmitteln, die entsprechende Abgrenzungen auf dem Boden projizieren, und
    • • insbesondere den Arbeitsraum mit zusätzlichen Mitteln der Fahrzeugsensorik zu überwachen.
  • Der beschriebene Vorgang kann insbesondere als Lastaufnahme ausgeführt sein, bei dem eine bevorzugt auf einem Fahrzeug angebrachte Lasthandhabungskinematik aufgestapelte Einzelgüter, vorzugsweise auf Ladungsträgern, beispielsweise einer Palette, zu einem Zielpunkt, zum Beispiel auf ein autonomes Load-Deck, transportiert. Alternativ kann der beschriebene Vorgang insbesondere durch Invertierung in eine Lastabgabe modifiziert werden, bei dem eine bevorzugt auf einem Fahrzeug angebrachte Lasthandhabungskinematik ein Einzelgut, das sich auf dem autonomen Load-Deck befindet, zu einem Ziel-Ladungsträgern, beispielsweise einer Paletten, transportiert.
  • Insbesondere bevorzugt ist die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet, um im Bereich von gestapelten Einzelgütern, insbesondere einen gestapelte Einzelgüter zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umgebenden Prozessraum, und Ladungshilfsmittel, insbesondere Regalelemente zu bilden.
  • Diese Variante zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie
    • • vorzugsweise das Handling von Einzelgütern (z. B. Kisten oder Boxen) im Zusammenhang mit Ladungshilfsmitteln wie z. B. Regalen behandelt,
    • • vorzugsweise die Ladungshilfsmittel als Bereich, insbesondere als Fläche, vorzugsweise als plane Flächen (z. B. flache Bereitstellungsträger), oder mit aufbauenden Strukturen (z. B. Regalen) ausgeführt sein können,
    • • vorzugsweise die Ladungshilfsmittel umgebende Strukturen haben können, und
    • • vorzugsweise die Ladungshilfsmittel teilbeladen mit verschiebbaren Einzelgütern sein können.
  • Bei dieser Variante kann das System insbesondere ausgebildet sein, um die Arbeitsräume für Lastaufnahme und Lastabgabe sowie den verbindenden Arbeitsraum zu ermitteln.
  • Die Ermittlung des Arbeitsraums der Lastaufnahme sowie der verbindende Arbeitsraum kann insbesondere analog zu einer vorstehend beschriebenen Variante erfolgen. Die Ermittlung des Arbeitsraums der Lastabgabe kann sich insbesondere hinsichtlich der Ermittlung in der Art, dass hier die umgebende Struktur nicht aus „geschlossenen Flächen“ besteht, sondern zum Beispiel nur durch Regalstreben des Ladungshilfsmittels gebildet wird, unterscheiden. Das System kann insbesondere ausgebildet sein, um hier zu erkennen, dass der Freiraum zwischen den Regalstreben als Arbeitsraum nicht nutzbar oder nur eingeschränkt nutzbar ist, und kann vorzugsweise diesen Bereich ausschließen. Das System kann insbesondere in einer Erweiterung auch diesen außenliegenden Arbeitsraum mit erfassen und durch entsprechende Modifikationen in der Bewegungsplanung die Kollision mit den begrenzenden Strukturen, zum Beispiel den Regalstreben, verhindern.
  • Der beschriebene Vorgang kann insbesondere als Lastabgabe ausgeführt sein, bei dem eine bevorzugt auf einem Fahrzeug angebrachte Lasthandhabungskinematik ein Einzelgut auf einem Ladungsträger, beispielsweise einer Palette, zu dem Ladungshilfsmittel transportiert und dort ablegt. Alternativ kann der beschriebene Vorgang insbesondere durch Invertierung in eine Lastaufnahme modifiziert werden, bei dem eine bevorzugt auf einem Fahrzeug angebrachte Lasthandhabungskinematik ein Einzelgut, das sich in dem Ladungshilfsmittel befindet, zu einem Ziel-Ladungsträgern, beispielsweise einer Palette, transportiert.
  • Insbesondere bevorzugt ist die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet, um im Bereich von gestapelten Einzelgütern, insbesondere einen gestapelte Einzelgüter zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umgebenden Prozessraum, und Arbeitsmittel, insbesondere Arbeitstische, zu bilden.
  • Die vorstehend beschriebenen Varianten berücksichtigen insbesondere die autonome Handhabung von Lasten im Zusammenspiel mit Ladungsträgern, z.B. Paletten, sowie Ladungshilfsmitteln, z.B. Regalen. Die hier beschriebene Variante erweitert insbesondere das System in der Art, dass dieses ausgebildet ist, Arbeitsmittel und Arbeitshilfsmittel, wie z. B. Arbeitstische, zu berücksichtigen und zu erfassen.
  • In Ergänzung zu den bislang betrachteten Situationen ergibt sich hier insbesondere ein zerklüfteter Arbeitsraum und Abstandsraum, der durch Einschnitte getrennt ist, wie zum Beispiel durch ein Volumen unterhalb einer Tischplatte.
  • Der Lasthandhabungsvorgang kann insbesondere analog zu dem Vorgang gemäß der vorstehend beschriebenen Variante ablaufen, da hier eine Lastbewegung von einem Bereich auf einen anderen Bereich, insbesondere von einer planen Fläche auf eine plane Fläche, erfolgt. Die Ermittlung des Arbeitsraums und/oder des Abstandsraums kann sich insbesondere im Ergebnis unterscheiden, da der Bereich um die Tischplatte herum insbesondere ausgespart werden muss, um eine Kollision der Lasthandhabungskinematik und/oder der Last und/oder des Logistikroboters zu verhindern.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Logistikroboter mit einer Lasthandhabungskinematik, umfassend ein System wie vorstehend beschrieben.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Absicherung eines Lasthandhabungs-Umfeldes einer Lasthandhabungskinematik in einer wechselnden Arbeitsumgebung, insbesondere mittels eines Systems und/oder eines Logistikroboters wie vorstehend beschrieben, umfassend die Schritte:
    • - Erfassen von Daten des Lasthandhabungs-Umfelds, insbesondere mittels einer Umfeld-Erfassungseinheit,
    • - Auswerten der Daten, insbesondere mittels einer mit der Umfeld-Erfassungseinheit in Wirkverbindung stehender Umfeld-Überwachungseinheit, umfassend
      • ◯ Bestimmen eines eine zu handhabende Last umgebenden Freiraums,
      • ◯ Bestimmen eines durch einen Bewegungsraum der Lasthandhabungskinematik definierten Arbeitsraums,
      • ◯ Bestimmen eines den Arbeitsraum zumindest teilweise umgebenden Abstandsraums,
      • ◯ Bestimmen eines Prozessraums, der den Arbeitsraum und den Abstandsraum umfasst, und
    • - zumindest teilweises Überwachen zumindest des Abstandsraum und/oder des Prozessraums, insbesondere mittels der Umfeld-Überwachungseinheit.
  • Insbesondere bevorzugt umfasst das Verfahren Berechnen des Freiraums und/oder des Arbeitsraums und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums, insbesondere durch Expansion von als frei erkannten Raumpunkten, beginnend von einem aus den frei erkannten Raumpunkten gewählten Raumpunkt, insbesondere einen Raumpunkt in unmittelbarer Nähe zu einem Aktionspunkt, insbesondere einem Lastangreifpunkt, der Lasthandhabung, bis zu einem detektierten, begrenzenden Objekt oder einer vorgegebenen Abbruchgrenze, wobei vorzugsweise die Berechnung durch Ausführen eines Algorithmus, der insbesondere in einem Computerprogramm enthalten ist, das insbesondere aus einer elektronischen Recheneinheit der Umfeld-Überwachungseinheit gespeichert ist.
  • Insbesondere kann das Verfahren weiterhin den Schritt umfassen, in Abhängigkeit eines detektierten Objekts und/oder einer detektierten Veränderung innerhalb des Prozessraums und/oder des Arbeitsraums und/oder des Abstandsraums, einen Reaktionsbefehl auszugeben, um eine geeignete Reaktion der Lasthandhabungskinematik und/oder des Logistikroboters zu steuern. Insbesondere kann vorgesehen sein, ein akustisches Warnsignal, insbesondere einen Warnton, ein optisches Warnsignal, eine Verlangsamung des Lasthandhabungsvorgangs, insbesondere eine Verlangsamung der Bewegung der Lasthandhabungskinematik und/oder eine Verlangsamung der Bewegung des Logistikroboters, und/oder einen Stopp zu bewirken.
  • Vorzugsweise kann eine umplanende Reaktion vorgesehen sein, mit der die Trajektorie in der Art angepasst werden kann, dass sich hieraus ein wieder „unverletzter“ Prozessraum ergibt.
  • Insbesondere bevorzugt kann vorgesehen sein, dass verfügbare Daten aus systemfremden Erfassungseinheiten, insbesondere Sensorenquellen, abgefragt und empfangen werden. Beispielsweise können diese Daten von weiteren autonomen Flurförderzeugen und/oder globalen Datenquellen, vorzugsweise Cloud-Systemen, stammen. Die hierdurch erweiterten Umgebungsdaten können insbesondere in die Umgebungserfassung dieser Einheit mit integriert und in den genannten Verfahrensschritten mit verwendet werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren den Schritt: Modellieren einer einschließenden Oberflächenkontur des Freiraums und/oder des Arbeitsraums und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums, insbesondere durch Ausführen des Algorithmus.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren den Schritt: Reduzieren des Freiraums und/oder des Arbeitsraums und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums auf eine konvexe Oberflächenkontur, insbesondere durch Ausführen des Algorithmus.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren den Schritt: Modellieren eines Gesamtraums durch Kombination von Teilräumen des Freiraums und/oder des Arbeitsraums und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums, insbesondere Modellieren eines nicht-konvexen Gesamtraums durch Kombination von zumindest zwei konvexen Teilräumen des Freiraums und/oder des Arbeitsraums und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums, insbesondere durch Ausführen des Algorithmus.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren den Schritt: Berechnen des Prozessraums durch Addition des Arbeitsraums und des Abstandsraums, insbesondere durch Ausführen des Algorithmus.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren den Schritt: Berechnen des Abstandsraums durch Eliminierung des Arbeitsraums aus dem Prozessraum, insbesondere durch Ausführen des Algorithmus.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren den Schritt: Überwachen eines gesamten Volumens des Prozessraums und/oder des Abstandsraums, insbesondere durch Ausführen des Algorithmus.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren den Schritt: Bestimmen einer Außenkontur und/oder eine Innenkontur des Abstandsraums und Überwachen zumindest der Außenkontur und/oder die Innenkontur des Abstandsraums, insbesondere durch Ausführen des Algorithmus.
  • In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Verfahren den Schritt: Berechnen einer raumnutzungsoptimierten Bewegungsbahn der Lasthandhabungskinematik und/oder Reduzieren des Prozessraums, insbesondere des Abstandsraums, in Abhängigkeit der raumnutzungsoptimierten Bewegungsbahn auf ein minimales zu überwachendes, prozessrelevantes Volumen, insbesondere durch Ausführen des Algorithmus.
  • Insbesondere kann das Verfahren wie folgt fortgebildet sein, Verfahren
    • - umfassend den Schritt einer Positionierung der Lasthandhabungskinematik, insbesondere einer Anfahrt eines Logistikroboters, umfassend die Lasthandhabungskinematik,
    • - wobei vorzugsweise die Erfassung des Lasthandhabungs-Umfelds während der Positionierung und/oder der Anfahrt und/oder nach der Positionierung und/oder nach der Anfahrt erfolgt, und/oder
    • - umfassend den Schritt einer Feinpositionierung der Lasthandhabungskinematik und/oder des Logistikroboters in Abhängigkeit von gewonnenen Umfeld-Informationen und/oder
    • - umfassend den Schritt einer Rückübergabe der Steuerung der Lasthandhabungskinematik und/oder des Logistikroboters an eine Navigationssteuerung oder eine weitere Steuerung nach Beendigung eines Lasthandhabungsvorgangs.
  • Ein weiterer Aspekt kann insbesondere ein Computerprogramm sein.
  • Beim Computerprogramm wird die gestellte Aufgabe vorzugsweise dadurch gelöst, dass das Computerprogramm einen Algorithmus enthält, mit dem das Verfahren ausgeführt werden kann. Dieses Computerprogramm kann insbesondere in der Umfeld-Überwachungseinheit installiert werden.
  • Zudem kann ein Aspekt ein computerlesbares Medium sein, umfassend das Computerprogramm mit einem Algorithmus zur Durchführung des Verfahrens.
  • Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails dieser weiteren Aspekte und ihrer möglichen Fortbildungen wird auch auf die zuvor erfolgte Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen und Fortbildungen verwiesen.
  • Nachfolgend werden die mit der Erfindung erreichten Vorteile und Verbesserungen dargestellt.
  • Es sind insbesondere die folgenden Vorteile gegeben:
    • • Erschließung von Arbeitsfeldern ohne feste Schutzfeldabtrennung.
    • • Handling von Waren in „nicht-freien“ Bereichen (z. B. Ladungshilfsmittel) wie
      • - ortsfesten Regalen (ohne Bodenverankerung),
      • - mobilen Bereitstellungssystemen wie Sequenzwagen und
      • - ortsveränderlichen Regalen (Rollregalen).
    • • Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit, da der Logistikroboter mit „nichtkollaborativer“ Geschwindigkeit bewegt werden kann.
    • • Handling von erhöhten Nutzlasten, da insbesondere keine permanente Kraft-/Momentenüberwachung des Roboters notwendig ist und somit
      • - größere Nutzlasten und/oder
      • - Nutzlasten mit erhöhten Geschwindigkeiten
  • Bewegt werden können, die oberhalb der Überwachungsgrenzen liegen können.
    • • Reduktion der Kosten für die Umfeld-Erfassungseinheit, insbesondere die Sensorik, da keine Kollisionsüberwachung durch robotermontierte Sensorik notwendig ist.
    • • Reduktion der Kosten für die Lasthandhabungskinematik, da Standard-Industrieroboter anstelle kostenintensiver kollaborativer Roboter eingesetzt werden können.
  • Darüber hinaus können sich insbesondere bei der Erweiterung auf 3D-Überwachungsräume die Vorteile ergeben, dass
    • • Greifvorgänge in komplexere Geometrien überwachbar werden,
    • • Greifvorgänge in teilweise belegte Geometrien und Strukturen (z. B. teilbefüllte Regale) überwachbar werden,
    • • Greifvorgänge in Strukturen mit fehlender freien Sicht zu einem Boden überwachbar werden,
    • • die Überwachungsraum-Geometrie adaptiv der vorliegenden Situation angepasst werden kann,
    • • konvexe 3D-Überwachungsfelderräume überwachbar werden,
    • • überhängende Strukturen, die konkave Einschnitte in den 3D-Überwachungsraum darstellen, überwachbar werden,
    • • komplexere Überwachungsfeldgeometrien bestehend aus seiner beliebigen Anzahl konvexer Einzelräume überwachbar werden,
    • • eine Optimierung der Steuerung der Lasthandhabungskinematik hinsichtlich wählbarer Parameter auf Basis des vorliegenden Arbeitsraums erfolgt, und/oder
    • • eine weitergehende Optimierung durch Positionsänderung des Fahrzeugs erreicht wird, wodurch das System neben der Lasthandhabungs-Kinematik (z. B. Roboterarm) ebenfalls den Fahrantrieb des Fahrzeugs als Freiheitsgrad für die Optimierung mit nutzt.
  • Insbesondere kann sich die Erfindung sowohl für Be- als auch für Entladevorgänge eignen.
  • Denkbar sind insbesondere auch weitere Kombinationen, z.B. das Umladen von Einzelladungsgütern von Paletten in Regale, ohne dass hierbei ein Fahrzeug mit eingebunden sein muss.
  • In Ergänzung ist ebenfalls insbesondere denkbar, dass die Lasthandhabungskinematik Teil eines Transportfahrzeugs ist.
  • Weitere Vorteile und Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen
    • 1 eine Lasthandhabungssituation mit gestapelten Einzelgütern,
    • 2 eine Querschnittsfläche des Freiraums bei einer Lastaufnahmeposition der 1,
    • 3 eine Querschnittsfläche des Freiraums bei einer Lastablageposition der 1,
    • 4 eine Draufsicht auf die Arbeitsräume der Lastaufnahme, der Lastabgabe und des verbindenden Arbeitsraums der 1 bis 3,
    • 5 einen Beladungsvorgang eines Ladungshilfsmittels mit einem Einzelgut,
    • 6 einen Beladungsvorgang eines Ladungshilfsmittels der 5 mit verbindendem Arbeitsraum,
    • 7 einen Beladungsvorgang eines Ladungshilfsmittels der 5 mit Lastabgabe im Arbeitsraum,
    • 8 einen Beladungsvorgang eines Ladungshilfsmittels der 5 mit Lastaufnahme im Arbeitsraum,
    • 9 eine Lasthandhabungssituation im Zusammenspiel mit einem Arbeitsmittel,
    • 10 einen Gesamtarbeitsraum der 9 in der Draufsicht,
    • 11 einen Gesamtarbeitsraum der 9 in der Frontansicht,
    • 12 eine beispielhafte Darstellung eines Lasthandhabungsumfelds und
    • 13 beispielhafte Schritte eines Verfahrens zur Absicherung eines Lasthandhabungs-Umfeldes einer Lasthandhabungskinematik in einer wechselnden Arbeitsumgebung.
  • Die 1 zeigt eine Lasthandhabungssituation mit gestapelten Einzelgütern 1. Dabei sollen die auf Ladungsträgern 2, insbesondere auf Paletten 3, zu einem Einzelladungsstapel 6 aufgestapelten Einzelgüter 1 auf eine Lastplattform 4 eines autonomen Fahrzeugs 5 bewegt werden. In der 1 ist die zur Lastbewegung benötigte Lasthandhabungskinematik, vorzugsweise eine robotische Arm-Kinematik, die bevorzugt auf einem Fahrzeug angeordnet ist, nicht dargestellt. Die bevorzugt auf dem Fahrzeug angebrachte Lasthandhabungskinematik führt eine Lastaufnahme durch, bei der das Einzelgut 1 von dem Ladungsträger 2, beispielsweise einer Palette, zu der Lastplattform 4 transportiert und dort ablegt wird.
  • Das System zur Absicherung des Lasthandhabungs-Umfeldes ermittelt mittels einer nicht näher dargestellten Umfeld-Erfassungseinheit, insbesondere einer Sensorik, den den Einzelladungsstapel 6, einschließlich der Palette 3, umgebenden Freiraum 7 an der Lastaufnahmeposition bis zu angrenzenden Strukturen, die im vorliegenden Fall von Regalelementen 8 einer Regalstruktur 10 und dem Boden 9 gebildet werden.
  • Das System, insbesondere die Umfeld-Erfassungseinheit und/oder die Umfeld-Überwachungseinheit, kann insbesondere an der Lasthandhabungskinematik oder dem Fahrzeug angeordnet sein. Eine Position, insbesondere der Umfeld-Erfassungseinheit kann derart gewählt sein, dass das Lasthandhabungsumfeld erfasst werden kann.
  • Die 2 stellt hierzu die Querschnittsfläche des das aufzunehmenden Einzelgut umgebenden Freiraums 7 an der Lastaufnahmeposition dar, der sich in die Tiefe erstreckt und hierbei jeweils die engst mögliche, an den Einzelladungsstapel 6 angrenzende Kontur annimmt. Hierbei markiert der Aktionspunkt P1 die Lastaufnahmeposition des aufzunehmenden Einzelguts 1. An den Einzelladungsstapel 6 angrenzende Räume, wie beispielsweise der umgebende Raum des Nachbar-Einzelladungsstapels 11, werden von dem System ebenfalls als Freiraum 7 erkannt, da diese gegebenenfalls als Bewegungsraum für die, in der 2 nicht dargestellte, Lasthandhabungskinematik genutzt werden können.
  • In selbiger Art wird der Freiraum 7 um den in der 3 markierten Aktionspunkt P2, der die Lastabsetzposition des Einzelgutes 1 darstellt, ermittelt. Da hier teils keine umgrenzenden Strukturen vorliegen, wird der relevante Freiraum 7 durch parametrierbare Grenzen abgeschlossen, die sich aus dem technisch möglichen Bewegungsraum der Lasthandhabungskinematik ergeben.
  • Die 4 zeigt eine Draufsicht auf die Arbeitsräume 12, 13, 14. Der Arbeitsraum 12 bei der Lastaufnahme auf dem Einzelladungsstapel 6 und der Arbeitsraum 13 bei der Lastabgabe auf dem autonomen Fahrzeug 5 sind durch einen dritten Arbeitsraum 14 verbunden, der sich über der Fläche vor der Palette 3 und dem autonomen Fahrzeug 5 aufspannt.
  • Die 5 zeigt einen Beladungsvorgang eines, als Regal 17 ausgebildeten, Ladungshilfsmittels 15, mit dem Einzelgut 1. Das Einzelgut 1 kann zum Beispiel ein Karton, eine Kiste oder eine Box sein. In der 5 ist die zur Lastbewegung benötigte Lasthandhabungskinematik, vorzugsweise eine robotische Arm-Kinematik, die bevorzugt auf einem Fahrzeug angeordnet ist, nicht dargestellt. Die bevorzugt auf dem Fahrzeug angebrachte Lasthandhabungskinematik führt eine Lastabgabe durch, bei der das Einzelgut 1 von einem Ladungsträger, beispielsweise einer Palette, zu dem Ladungshilfsmittel 15 transportiert und dort ablegt wird.
  • Wie in der Draufsicht der 6 dargestellt ist, ermittelt das System hierzu den Arbeitsraum 12 für die Lastaufnahme, den Arbeitsraum 13 für die Lastabgabe sowie den verbindenden dritten Arbeitsraum 14. Die Ermittlung des Arbeitsraums 12 für die Lastaufnahme sowie des verbindenden Arbeitsraums 14 erfolgt analog zu 4. Die Ermittlung des Arbeitsraums 13 der Lastabgabe unterscheidet sich hinsichtlich der Ermittlung in der Art, dass hier die umgebende Struktur nicht aus „geschlossenen Flächen“ besteht, sondern nur durch Regalstreben 16 des, als Regal 17 ausgebildeten, Ladungshilfsmittels 15 gebildet wird. Das System erkennt hier, dass der Freiraum 7 zwischen den Regalstreben 16 als Arbeitsraum 13 nicht nutzbar oder nur eingeschränkt nutzbar ist und schließt diesen Bereich aus.
  • In der 7 ist die Lasthandhabungssituation der 6 mit dem Arbeitsraum 13 für die Lastabgabe in der Frontansicht gezeigt.
  • Die 8 zeigt die Lasthandhabungssituation der 6 mit dem Arbeitsraum 12 für die Lastaufnahme in der Seitenansicht.
  • Die 9 zeigt eine Lasthandhabungssituation im Zusammenspiel mit einem beispielsweise als Arbeitstisch 19 ausgebildeten Arbeitsmittel 18. In diesem Fall ergibt sich ein zerklüfteter Arbeits- und Überwachungsraum, der durch Einschnitte getrennt ist, wie in der 9 durch das Volumen 20 unterhalb des Arbeitstisches 19 ersichtlich ist. In der 9 ist die zur Lastbewegung benötigte Lasthandhabungskinematik, vorzugsweise eine robotische Arm-Kinematik, die bevorzugt auf einem Fahrzeug angeordnet ist, nicht dargestellt. Die bevorzugt auf dem Fahrzeug angebrachte Lasthandhabungskinematik führt eine Lastabgabe durch, bei der ein Einzelgut von einem Ladungsträger, beispielsweise einer Palette, auf den Arbeitstisch 19 transportiert und dort ablegt wird.
  • Der Lasthandhabungsvorgang verläuft analog zu dem in den 1 bis 4 dargestellten Vorgang, da hier ebenfalls eine Lastbewegung von einer ersten, insbesondere planen, Fläche auf eine zweite, insbesondere planen, Fläche erfolgt. Die Ermittlung des Überwachungsraums unterscheidet sich jedoch im Ergebnis, da der Bereich um den Arbeitstisch 19 herum ausgespart werden muss, um eine Kollision mit diesem zu verhindern.
  • In dem vorliegenden Szenario wird im Gegensatz zur 4 auf die getrennte Darstellung der Arbeitsräume 12 und 13 für Lastaufnahme und Lastabgabe und des verbindenden Arbeitsraums 14 verzichtet.
  • Stattdessen ist in den 10 und 11 ein, die Arbeitsräume 12, 13, 14 von 4 zusammenfassender, Gesamtarbeitsraum 21 dargestellt.
  • In 12 ist beispielhaft eine Lasthandhabungskinematik 30 in Form einer robotischen Armkinematik mit einem Greifer 31 gezeigt. Nicht dargestellt ist in 12 die Anordnung dieser Lasthandhabungskinematik 30 auf einem Logistikroboter. Die Lasthandhabungskinematik ist ausgebildet, um die Last an einer Aufnahmeposition 32a zu greifen und zu einer Ablageposition 32b zu bewegen und dort abzusetzen. Die Lasthandhabungskinematik 30 wird hierbei vorzugsweise in Abhängigkeit einer raumnutzungsoptimierten Bewegungsbahn gesteuert.
  • Das System kann der Lasthandhabungskinematik 30 zugeordnet sein und ausgebildet sein, um mittels einer Umfeld-Erfassungseinheit, die insbesondere eine Sensorik umfasst, Daten des Lasthandhabungs-Umfelds zu erfassen. Mittels einer Umfeld-Überwachungseinheit, die mit der Umfeld-Erfassungseinheit in Wirkverbindung steht, können die Daten ausgewertet werden, sodass ein durch einen Bewegungsraum der Lasthandhabungskinematik 30 definierter Arbeitsraum 60, ein den Arbeitsraum 60 zumindest teilweise umgebender Abstandsraum und ein Prozessraum 40 oder 50, der den Arbeitsraum 60 und den Abstandsraum umfasst, bestimmt wird. Die Umfeld-Überwachungseinheit ist hierbei ausgebildet, um zumindest den Abstandsraum und/oder den Prozessraum 40 oder 50 zumindest teilweise zu überwachen.
  • Die Notwendigkeit einer Größe des Abstandsraums ist insbesondere von unterschiedlichen Faktoren abhängig. Insbesondere kann beispielsweise eine Geschwindigkeit der Lasthandhabungskinematik 30 bei der Bestimmung des Abstandsraum eine entscheidende Rolle spielen. In der 12 kann der Abstandsraum als die Differenz zwischen dem Arbeitsraum 60 und dem Prozessraum 40 oder 50 verstanden werden, also das Volumen, das zwischen einer Außenkontur des Arbeitsraums 60 und einer Außenkontur des Prozessraums 40 oder 50 liegt und durch diese Außenkonturen definiert wird.
  • Oftmals wird der Prozessraum 40 bzw. entsprechend der Abstandsraum pauschal festgelegt, insbesondere in Abhängigkeit von maximalen Geschwindigkeiten. Dadurch kann die Sicherheit gewährleistet werden.
  • Insbesondere kann der Prozessraum 50, insbesondere der entsprechende Abstandsraum, auf ein minimales zu überwachendes, prozessrelevantes Volumen, insbesondere in Abhängigkeit der raumnutzungsoptimierten Bewegungsbahn, der Lasthandhabungskinematik 30, reduziert werden.
  • Die Lasthandhabungskinematik 30 reduziert insbesondere bei sich annähernder Lastaufnahmeposition 32a und/oder Lastablageposition 32b eine Verfahrgeschwindigkeit. Zwischen der Lastaufnahmeposition 32a und der Lastablageposition 32b kann die Verfahrgeschwindigkeit deutlich höher sein. Bei erhöhten Verfahrgeschwindigkeit kann insbesondere die Notwendigkeit bestehen, den Abstandsraum und somit den Prozessraum 50 zu vergrößern, um bei Eintreten eines Objekts in den Abstandsraum und/oder einer erfassten Veränderung in dem Abstandsraum, die Lasthandhabungskinematik 30 rechtzeitig abbremsen zu können, sodass diese noch vor Erreichen des Bereichs, in den das Objekt eingetreten ist und/oder die Veränderung erfasst wurde, zum Stillstand kommt. Durch diese Ausgestaltung kann die Raumnutzung optimiert und gleichzeitig die Sicherheit erhöht werden.
  • Insbesondere kann daher ein optimierter Prozessraum 50 bestimmt werden. Der optimierte Prozessraum 51 kann durch einen optimierten und insbesondere an die Verfahrgeschwindigkeit und die Auslegung der Lasthandhabungskinematik 30 angepasst sein. Insbesondere kann der Prozessraum 50 durch einen minimal möglichen Abstandsraum in unterschiedlichen Bereichen gekennzeichnet sein. So kann beispielsweise in einem ersten Abschnitt 51 im Bereich der Lastaufnahmeposition 32a und in einem dritten Abschnitt 53, im Bereich der Lastablageposition 32b, ein minimaler Abstandsraum gewählt werden. In diesen Bereichen weist die Lasthandhabungskinematik in der Regel eine sehr geringe Verfahrgeschwindigkeit auf, um die Last aufnehmen bzw. ablegen zu können. Zwischen diesen Bereichen liegt ein zweiter Abschnitt 52, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Lasthandhabungskinematik in der Regel mit einer größeren Verfahrgeschwindigkeit verfahren wird. Daher kann hier ein größerer Abstandsraum notwendig und in der Auslegung des optimierten Prozessraums 50 entsprechend berücksichtigt sein.
  • In 13 ist ein beispielhafter Verfahrensablauf eines Verfahrens zur Absicherung eines Lasthandhabungs-Umfeldes einer Lasthandhabungskinematik in einer wechselnden Arbeitsumgebung gezeigt. Das beispielhaft dargestellte Verfahren umfasst die Schritte:
    • - Erfassen von Daten des Lasthandhabungs-Umfelds 101, insbesondere mittels einer Umfeld-Erfassungseinheit,
    • - Auswerten der Daten 102, insbesondere mittels einer mit der Umfeld-Erfassungseinheit in Wirkverbindung stehender Umfeld-Überwachungseinheit, umfassend
      • ◯ Bestimmen eines eine zu handhabende Last umgebenden Freiraums 103,
      • ◯ Bestimmen eines durch einen Bewegungsraum der Lasthandhabungskinematik definierten Arbeitsraums 104,
      • ◯ Bestimmen eines den Arbeitsraum zumindest teilweise umgebenden Abstandsraums 105,
      • ◯ Bestimmen eines Prozessraum 106, der den Arbeitsraum und den Abstandsraum umfasst, und
    zumindest teilweises Überwachen zumindest des Abstandsraum und/oder des Prozessraums 107, insbesondere mittels der Umfeld-Überwachungseinheit.
  • Die beispielhaft gezeigte Reihenfolge der Schritte 103, 104, 105 und 106 kann insbesondere variabel sein.

Claims (15)

  1. System zur Absicherung eines Lasthandhabungs-Umfeldes einer Lasthandhabungskinematik (30) in einer wechselnden Arbeitsumgebung, wobei das System eine Umfeld-Erfassungseinheit, die ausgebildet ist, um Daten des Lasthandhabungs-Umfelds zu erfassen, und eine mit der Umfeld-Erfassungseinheit in Wirkverbindung stehende Umfeld-Überwachungseinheit umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet ist, die Daten derart auszuwerten, dass ein eine zu handhabende Last umgebender Freiraum (7), ein durch einen Bewegungsraum der Lasthandhabungskinematik (30) definierter Arbeitsraum (12, 13, 14, 60), ein den Arbeitsraum (12, 13, 14, 60) zumindest teilweise umgebender Abstandsraum und ein Prozessraum, der den Arbeitsraum (12, 13, 14, 60) und den Abstandsraum umfasst, bestimmt wird, wobei die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet ist, um zumindest den Abstandsraum und/oder den Prozessraum (40, 50) zumindest teilweise zu überwachen.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System ausgebildet ist, um - einem Logistikroboter, insbesondere einem mobilen, robotischen Fahrzeug, insbesondere einem autonomen Flurförderzeug, mit mindestens einer Lasthandhabungskinematik (30), insbesondere einem Roboterarm, zugeordnet zu werden und/oder - einer Lasthandhabungskinematik (30) zugeordnet zu werden, die ausgebildet ist, um an einem autonomen oder manuellen Flurförderzeug angeordnet zu werden, und/oder - einer Lasthandhabungskinematik (30) zugeordnet zu werden, die ausgebildet ist, um an einer Verfahreinheit angeordnet zu werden, um mittels der Verfahreinheit, insbesondere einer Verfahrschiene, in wechselnde Arbeitsumgebungen verfahren zu werden, und/oder - einer ortsfesten Lasthandhabungskinematik (30) zugeordnet zu werden.
  3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfeld-Überwachungseinheit eine elektronische Recheneinheit umfasst, auf der ein Computerprogramm gespeichert ist, welches einen Algorithmus enthält, der ausgebildet ist, um eine Berechnung des Freiraums und/oder des Arbeitsraums (12, 13, 14, 60) und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums (40, 50) auszuführen, wobei vorzugsweise die Berechnung durch Expansion von als frei erkannten Raumpunkten, beginnend von einem aus den frei erkannten Raumpunkten gewählten Raumpunkt, insbesondere einen Raumpunkt in unmittelbarer Nähe zu einem Aktionspunkt (P1, P2), insbesondere einem Lastangreifpunkt, der Lasthandhabung, bis zu einem detektierten, begrenzenden Objekt oder einer vorgegebenen Abbruchgrenze umfasst, erfolgt.
  4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus ausgebildet ist, um - eine Modellierung einer einschließenden Oberflächenkontur des Freiraums und/oder des Arbeitsraums (12, 13, 14, 60) und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums (40, 50) durchzuführen und/oder - eine Reduktion des Freiraums und/oder des Arbeitsraums (12, 13, 14, 60) und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums (40, 50) auf eine konvexe Oberflächenkontur durchzuführen und/oder - eine Modellierung eines Gesamtraums durch Kombination von Teilräumen des Freiraums und/oder des Arbeitsraums (12, 13, 14, 60) und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums (40, 50) durchzuführen, insbesondere eine Modellierung eines nicht-konvexen Gesamtraums durch Kombination von zumindest zwei konvexen Teilräumen des Freiraums und/oder des Arbeitsraums (12, 13, 14, 60) und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums (40, 50) durchzuführen.
  5. System nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus ausgebildet ist, um - eine Berechnung des Prozessraums (40, 50) durch Addition des Arbeitsraums (12, 13, 14, 60) und des Abstandsraums auszuführen und/oder - eine Berechnung des Abstandsraums durch Eliminierung des Arbeitsraums (12, 13, 14, 60) aus dem Prozessraum (40, 50) auszuführen und/oder - - ein gesamtes Volumen des Prozessraums (40, 50) und/oder des Abstandsraums zu überwachen und/oder - eine Außenkontur und/oder eine Innenkontur des Abstandsraums zu bestimmen, wobei der Algorithmus ausgebildet ist, um zumindest die Außenkontur und/oder die Innenkontur des Abstandsraums zu überwachen.
  6. System nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus ausgebildet ist, um eine Berechnung einer raumnutzungsoptimierten Bewegungsbahn der Lasthandhabungskinematik (30) auszuführen und/oder in Abhängigkeit der raumnutzungsoptimierten Bewegungsbahn den Prozessraum (50), insbesondere den Abstandsraum, auf ein minimales zu überwachendes, prozessrelevantes Volumen, insbesondere in Abhängigkeit der raumnutzungsoptimierten Bewegungsbahn, der Lasthandhabungskinematik (30), zu reduzieren.
  7. System nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfeld-Erfassungseinheit - als ein optischer Sensor, insbesondere eine Kamera und/oder eine Tiefenkamera und/oder ein 2D Laserscanner und/oder einen 3D Laserscanner, und/oder eine alternative Sensorik, insbesondere ein Radarsensor ausgebildet ist und/oder - einen optischen Sensor, insbesondere eine Kamera und/oder eine Tiefenkamera und/oder einen 2D Laserscanner und/oder einen 3D Laserscanner, und/oder eine alternative Sensorik, insbesondere einen Radarsensor und/oder einen Ultraschallsensor umfasst und/oder - mit einer zentralen Überwachungsvorrichtung signaltechnisch, insbesondere drahtlos, gekoppelt und ausgebildet ist, um Signale von der zentralen Überwachungsvorrichtung zu empfangen, die Daten des Lasthandhabungs-Umfelds tragen und/oder - mit einer externen Zusatz-Sensorik in Wirkverbindung steht, wobei die Umfeld-Überwachungseinheit und/oder die Umfeld-Erfassungseinheit ausgebildet ist, um Daten der externen Zusatz-Sensorik zu empfangen, wobei vorzugsweise die Umfeld-Überwachungseinheit und/oder die Umfeld-Erfassungseinheit ausgebildet ist, um die Daten der externen Zusatz-Sensorik mit den Daten der Umfeld-Erfassungseinheit zu fusionieren.
  8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfeld-Überwachungseinheit ausgebildet ist, um durch Auswertung der Daten den Prozessraum (40, 50) - im Bereich von gestapelten Einzelgütern, insbesondere einen gestapelte Einzelgüter zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umgebenden Prozessraum, und/oder - im Bereich von gestapelten Einzelgütern, insbesondere einen gestapelte Einzelgüter zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umgebenden Prozessraum, und Ladungshilfsmittel (15), insbesondere Regalelemente (8), und/oder - im Bereich von gestapelten Einzelgütern, insbesondere einen gestapelte Einzelgüter zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umgebenden Prozessraum, und Arbeitsmittel (18), insbesondere Arbeitstische (19), zu bilden.
  9. Logistikroboter mit einer Lasthandhabungskinematik (30), umfassend ein System nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Verfahren zur Absicherung eines Lasthandhabungs-Umfeldes einer Lasthandhabungskinematik in einer wechselnden Arbeitsumgebung, insbesondere mittels eines Systems nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 und/oder eines Logistikroboters nach dem vorhergehenden Anspruch, umfassend die Schritte: - Erfassen von Daten des Lasthandhabungs-Umfelds (101), insbesondere mittels einer Umfeld-Erfassungseinheit, - Auswerten der Daten (102), insbesondere mittels einer mit der Umfeld-Erfassungseinheit in Wirkverbindung stehender Umfeld-Überwachungseinheit, umfassend ◯ Bestimmen eines eine zu handhabende Last umgebenden Freiraums (103), ◯ Bestimmen eines durch einen Bewegungsraum der Lasthandhabungskinematik definierten Arbeitsraums (104), ◯ Bestimmen eines den Arbeitsraum zumindest teilweise umgebenden Abstandsraums (105), o Bestimmen eines Prozessraum, der den Arbeitsraum und den Abstandsraum umfasst (106), und - zumindest teilweises Überwachen zumindest des Abstandsraum und/oder des Prozessraums (107), insbesondere mittels der Umfeld-Überwachungseinheit.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, umfassend Berechnen des Freiraums und/oder des Arbeitsraums (12, 13, 14, 60) und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums, insbesondere durch Expansion von als frei erkannten Raumpunkten, beginnend von einem aus den frei erkannten Raumpunkten gewählten Raumpunkt, insbesondere einen Raumpunkt in unmittelbarer Nähe zu einem Aktionspunkt (P1, P2), insbesondere einem Lastangreifpunkt, der Lasthandhabung, bis zu einem detektierten, begrenzenden Objekt oder einer vorgegebenen Abbruchgrenze, wobei vorzugsweise die Berechnung durch Ausführen eines Algorithmus, der insbesondere in einem Computerprogramm enthalten ist, das insbesondere aus einer elektronischen Recheneinheit der Umfeld-Überwachungseinheit gespeichert ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, umfassend - Modellieren einer einschließenden Oberflächenkontur des Freiraums und/oder des Arbeitsraums (12, 13, 14, 60) und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums, insbesondere durch Ausführen des Algorithmus, und/oder - Reduzieren des Freiraums und/oder des Arbeitsraums (12, 13, 14, 60) und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums (40, 50) auf eine konvexe Oberflächenkontur, insbesondere durch Ausführen des Algorithmus, und/oder - Modellieren eines Gesamtraums durch Kombination von Teilräumen des Freiraums und/oder des Arbeitsraums (12, 13, 14, 60) und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums, insbesondere Modellieren eines nicht-konvexen Gesamtraums durch Kombination von zumindest zwei konvexen Teilräumen des Freiraums und/oder des Arbeitsraums (12, 13, 14, 60) und/oder des Abstandsraums und/oder des Prozessraums, insbesondere durch Ausführen des Algorithmus.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, umfassend - Berechnen des Prozessraums durch Addition des Arbeitsraums (12, 13, 14, 60) und des Abstandsraums und/oder - Berechnen des Abstandsraums durch Eliminierung des Arbeitsraums (12, 13, 14, 60) aus dem Prozessraum (40, 50) und/oder - Überwachen eines gesamten Volumens des Prozessraums (40, 50) und/oder des Abstandsraums und/oder - Bestimmen einer Außenkontur und/oder eine Innenkontur des Abstandsraums und Überwachen zumindest der Außenkontur und/oder die Innenkontur des Abstandsraums, insbesondere durch Ausführen des Algorithmus.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, umfassend Berechnen einer raumnutzungsoptimierten Bewegungsbahn der Lasthandhabungskinematik (30) und/oder Reduzieren des Prozessraums, insbesondere des Abstandsraums, in Abhängigkeit der raumnutzungsoptimierten Bewegungsbahn auf ein minimales zu überwachendes, prozessrelevantes Volumen, insbesondere durch Ausführen des Algorithmus.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, - umfassend den Schritt einer Positionierung der Lasthandhabungskinematik, insbesondere einer Anfahrt eines Logistikroboters, umfassend die Lasthandhabungskinematik (30), - wobei vorzugsweise die Erfassung des Lasthandhabungs-Umfelds während der Positionierung und/oder der Anfahrt und/oder nach der Positionierung und/oder nach der Anfahrt erfolgt, und/oder - umfassend den Schritt einer Feinpositionierung der Lasthandhabungskinematik und/oder des Logistikroboters in Abhängigkeit von gewonnenen Umfeld-Informationen und/oder - umfassend den Schritt einer Rückübergabe der Steuerung der Lasthandhabungskinematik (30) und/oder des Logistikroboters an eine Navigationssteuerung oder eine weitere Steuerung nach Beendigung eines Lasthandhabungsvorgangs.
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