DE102022212338A1

DE102022212338A1 - Autonomes oder manuelles Arbeitsgerät, System und Verfahren zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten eines Objekts

Info

Publication number: DE102022212338A1
Application number: DE102022212338.7A
Authority: DE
Inventors: Andre Heiser; Volker Henrichs; Michael Erz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-11-18
Filing date: 2022-11-18
Publication date: 2024-05-23
Also published as: WO2024104711A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem autonomen oder manuellen Arbeitsgerät (10b), insbesondere einem Roboter, mit einer Bearbeitungseinheit (12b), insbesondere einer Bohreinheit, mit einer Fortbewegungseinheit (14b) zu einem Fortbewegen der Bearbeitungseinheit (12b) und mit einer Steuereinheit (16b) zumindest zu einer Ansteuerung der Bearbeitungseinheit (12b).Es wird vorgeschlagen, dass das Arbeitsgerät (10b) eine an der Fortbewegungseinheit (14b) angeordnete Erfassungseinheit (30b) zur Erfassung zumindest eines Lokalisierungsreferenzelements (22b) aufweist, wobei die Steuereinheit (16b) dazu vorgesehen ist, zumindest in Abhängigkeit von dem mittels der Erfassungseinheit (30b) erfassten Lokalisierungsreferenzelement (22b) eine Position und eine Ausrichtung zumindest eines Teils der Bearbeitungseinheit (12b) zu ermitteln.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits ein autonomes oder manuelles Arbeitsgerät mit einer Bearbeitungseinheit, mit einer Fortbewegungseinheit zu einem Fortbewegen der Bearbeitungseinheit und mit einer Steuereinheit zumindest zu einer Ansteuerung der Bearbeitungseinheit vorgeschlagen worden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem autonomen oder manuellen Arbeitsgerät, insbesondere einem Roboter, mit einer Bearbeitungseinheit, insbesondere einer Bohreinheit, mit einer Fortbewegungseinheit zu einem Fortbewegen der Bearbeitungseinheit und mit einer Steuereinheit zumindest zu einer Ansteuerung der Bearbeitungseinheit.
Es wird vorgeschlagen, dass das Arbeitsgerät eine an der Fortbewegungseinheit angeordnete Erfassungseinheit zur Erfassung eines Lokalisierungsreferenzelements aufweist, wobei die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, zumindest in Abhängigkeit von dem mittels der Erfassungseinheit erfassten Lokalisierungsreferenzelement eine Position und eine Ausrichtung zumindest eines Teils der Bearbeitungseinheit zu ermitteln.
Durch eine derartige Ausgestaltung des Arbeitsgeräts kann eine besonders präzise Lokalisierung der Bearbeitungseinheit erfolgen. Es kann vorteilhaft erreicht werden, dass eine Position und eine Ausrichtung in einer Arbeitsumgebung der Bearbeitungseinheit präzise und/oder zuverlässig bestimmbar sind. Es kann ein besonders präzises autonomes Bearbeiten eines Objekts realisiert werden. Vorteilhaft kann Kollisionen der Bearbeitungseinheit mit Objekten in der Arbeitsumgebung der Bearbeitungseinheit besonders zuverlässig entgegengewirkt werden.
Das Arbeitsgerät ist vorzugsweise als ein Bearbeitungsroboter, insbesondere als ein Baustellenroboter, ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Arbeitsgerät als ein Bohrroboter ausgebildet. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das Arbeitsgerät als ein von einem Bohrroboter verschiedener Baustellenroboter, beispielsweise als ein Malerroboter, als ein Fensterputzroboter, als ein Kehrmaschinenroboter, als ein Außenbereichsroboter, beispielsweise als ein Mulchroboter, als ein Heckenschneidroboter, als ein Schneeräumroboter, als ein Sammelroboter, insbesondere zum Sammeln von Blättern, Zweigen oder dergleichen, als eine Kombination dieser oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Arbeitsgerät ausgebildet ist. Das Arbeitsgerät ist insbesondere verschieden von einem stationären Arbeitsgerät ausgebildet. Vorzugsweise ist das Arbeitsgerät verschieden von einem an einer Position fest installierten Gerät, insbesondere verschieden von einem Industrieroboter, ausgebildet. Insbesondere ist das Arbeitsgerät dazu eingerichtet, sich selbstständig fortzubewegen. Unter „eingerichtet“ soll insbesondere speziell programmiert, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion eingerichtet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Das Arbeitsgerät ist bevorzugt als ein mobiles Arbeitsgerät ausgebildet. Bevorzugt ist das Arbeitsgerät fahrbar ausgebildet. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das Arbeitsgerät als eine Drohne ausgebildet ist.
Das Arbeitsgerät ist vorzugsweise zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten des Objekts vorgesehen. Insbesondere ist das Arbeitsgerät zu einem zumindest teilweise automatischen Erzeugen von Bohrlöchern in dem Objekt vorgesehen. Das Arbeitsgerät ist bevorzugt zu einem selbstständigen Bearbeiten des Objekts vorgesehen, insbesondere zu einem selbstständigen Erzeugen von Bohrlöchern in dem Objekt. Unter „vorgesehen“ soll speziell eingerichtet, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Bevorzugt ist das Objekt ein Gebäudeteil, beispielsweise eine Wand, eine Decke, ein Boden, eine Fassade oder dergleichen. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das Objekt verschieden von einem Gebäudeteil ist, beispielsweise ein, insbesondere feststehendes, vorzugsweise stationäres, Möbelstück oder dergleichen.
Die Bearbeitungseinheit weist vorzugsweise eine Manipulatoreinheit auf. Insbesondere weist die Bearbeitungseinheit eine Werkzeugeinheit, insbesondere einen Endeffektor, auf. Die Werkzeugeinheit ist bevorzugt an der Manipulatoreinheit, bevorzugt an einem freien Ende der Manipulatoreinheit, angeordnet. Die Werkzeugeinheit weist bevorzugt eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Werkzeugs, einer Handwerkzeugmaschine oder dergleichen auf. Das Werkzeug ist besonders bevorzugt als ein Bohrer ausgebildet ist. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das Werkzeug als ein Pinsel, als eine Rakel, als eine Schleifscheibe, als ein Sägeblatt, als ein Hammer oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Werkzeug ausgebildet. Es ist denkbar, dass das Werkzeug und/oder die Handwerkzeugmaschine Teil der Werkzeugeinheit sind. Es ist auch denkbar, dass die Werkzeugeinheit, insbesondere das Werkzeug und/oder die Werkzeugeinheit, durch die Steuereinheit ansteuerbar ist. Die Handwerkzeugmaschine ist bevorzugt als eine Bohrmaschine ausgebildet. Die Handwerkzeugmaschine kann als eine handelsübliche Handwerkzeugmaschine ausgebildet sein. Die Handwerkzeugmaschine kann als eine akkubetriebene Handwerkzeugmaschine oder als eine kabelgebundene Handwerkzeugmaschine ausgebildet sein. Es ist alternativ auch denkbar, dass die Handwerkzeugmaschine speziell zu einem Zusammenwirken mit der Bearbeitungseinheit ausgebildet ist. Alternativ ist auch denkbar, dass die Handwerkzeugmaschine als eine Schraubmaschine, als eine Stichsäge, als ein Trennschleifer, als eine Kreissäge, als ein Abbruchhammer, als eine Nagelpistole, als eine Schleifmaschine oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Handwerkzeugmaschine ausgebildet ist. Die Manipulatoreinheit weist insbesondere eine Mehrachskinematik auf. Die Manipulatoreinheit weist vorzugsweise einen Roboterarm auf. Die Manipulatoreinheit weist bevorzugt sechs Freiheitsgrade auf. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass die Manipulatoreinheit weniger als sechs Freiheitsgrade aufweist. Die Manipulatoreinheit ist vorzugsweise über die Steuereinheit ansteuerbar. Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit, insbesondere die Manipulatoreinheit und/oder die Werkzeugeinheit, vorzugsweise das Werkzeug und/oder die Handwerkzeugmaschine, bei einem Bearbeiten des Objekts anzusteuern.
Die Fortbewegungseinheit ist vorzugsweise zu einer Erzeugung einer Fortbewegungskraft vorgesehen. Die Bearbeitungseinheit, insbesondere die Manipulatoreinheit, ist vorzugsweise an, bevorzugt auf, der Fortbewegungseinheit angeordnet. Die Werkzeugeinheit ist vorzugsweise über die Manipulatoreinheit mit der Fortbewegungseinheit zumindest mechanisch verbunden. Die Fortbewegungseinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit auf einem Untergrund, beispielsweise einem Boden, einer Wand und/oder einer Decke, zu bewegen. Die Fortbewegungseinheit ist bevorzugt dazu vorgesehen, das Arbeitsgerät als Ganzes über den Untergrund zu bewegen. Die Fortbewegungseinheit weist insbesondere ein Fahrwerk auf. Die Fortbewegungseinheit, insbesondere das Fahrwerk, weist beispielsweise eine Ketteneinheit, eine Rolleneinheit, eine Radeinheit, eine Propellereinheit, eine Turbineneinheit oder andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Fortbewegungsmittel oder eine Kombination dieser auf.
Die Ketteneinheit weist insbesondere zumindest ein Kettenlaufwerk, vorzugsweise zumindest zwei Kettenlaufwerke, auf. Die Radeinheit umfasst beispielsweise zumindest ein Rad, vorzugsweise zumindest zwei Räder, bevorzugt zumindest drei Räder und besonders bevorzugt zumindest vier Räder. Die Rolleneinheit umfasst beispielsweise zumindest eine Rolle, vorzugsweise zumindest zwei Rollen, bevorzugt zumindest drei Rollen und besonders bevorzugt zumindest vier Rollen. Insbesondere bei einem als Drohne ausgebildeten Arbeitsgerät umfasst die Fortbewegungseinheit zumindest eine Propellereinheit, eine Turbineneinheit oder dergleichen zur Fortbewegung. Die Propellereinheit weist beispielsweise zumindest einen Propeller, vorzugsweise zumindest zwei Propeller und besonders bevorzugt zumindest vier Propeller auf. Die Turbineneinheit weist beispielsweise zumindest eine, vorzugsweise mehrere, Turbinen auf.
Die Fortbewegungseinheit weist vorzugsweise zumindest eine Antriebseinheit auf. Insbesondere ist die Antriebseinheit dazu vorgesehen, das Fahrwerk, vorzugsweise die Radeinheit, die Rolleneinheit, die Ketteneinheit, die Propellereinheit oder dergleichen anzutreiben. Die Antriebseinheit umfasst insbesondere zumindest einen Elektromotor oder dergleichen. Eine Bewegung eines Geräterahmens des Arbeitsgeräts, insbesondere der Fortbewegungseinheit, ist insbesondere an einen Antrieb, insbesondere eine Bewegung, des Fahrwerks gekoppelt. Durch das, vorzugsweise mittels der Antriebseinheit, angetriebene Fahrwerk ist insbesondere eine Bewegung des Geräterahmens relativ zu dem Untergrund, insbesondere relativ zu der Arbeitsumgebung, erzeugbar.
Die Bewegung des Geräterahmens relativ zu dem Untergrund ist insbesondere abhängig von einer Ansteuerung durch die Steuereinheit. Die Antriebseinheit ist dazu vorgesehen, das Fahrwerk zu einer translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung des Geräterahmens anzutreiben, insbesondere in Abhängigkeit von einer Ansteuerung durch die Steuereinheit. Die Steuereinheit umfasst insbesondere zumindest einen Prozessor und ein Speicherelement sowie ein auf dem Speicherelement gespeichertes Betriebsprogramm. Das Speicherelement ist vorzugsweise als digitales Speichermedium, beispielsweise als eine Festplatte oder dergleichen ausgebildet.
Die Arbeitsumgebung kann beispielsweise ein Gebäudeinnenbereich eines Gebäudes, ein Außenbereich, insbesondere eines Gebäudes, oder dergleichen sein. Die Bearbeitungseinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, zumindest das Objekt nach einem Bearbeitungsplan zu bearbeiten. Der Bearbeitungsplan ist beispielsweise in einem Arbeitsumgebungsmodell der Arbeitsumgebung vermerkt. Das Arbeitsumgebungsmodell ist bevorzugt ein Building Information Modelling- (BIM-) Modell oder dergleichen. Der Bearbeitungsplan ist beispielsweise auf dem Speicherelement der Steuereinheit hinterlegt. Das Arbeitsumgebungsmodell ist vorzugsweise auf dem Speicherelement der Steuereinheit hinterlegt. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, die Fortbewegungseinheit und/oder die Bearbeitungseinheit, zumindest anhand des Bearbeitungsplans und/oder des Arbeitsumgebungsmodells in der Arbeitsumgebung zu navigieren. Alternativ ist auch denkbar, dass das Arbeitsumgebungsmodell auf einer externen Einheit gespeichert ist, wobei die externe Einheit bevorzugt datentechnisch mit dem Arbeitsgerät verbindbar ist, insbesondere kabellos und/oder kabelgebunden. Die externe Einheit kann beispielsweise als ein Smartphone, als eine Cloud, als ein Zentralrechner, als ein Server, als ein Laptop, als ein Smart-Home System oder dergleichen ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass die externe Einheit zumindest einen Teil der Steuereinheit aufweist.
Die Erfassungseinheit weist beispielsweise einen Theodolit, einen Tachymeter oder dergleichen zu einem Erfassen des zumindest einen Lokalisierungsreferenzelements auf. Die Erfassungseinheit, insbesondere der Theodolit oder das Tachymeter, ist vorzugsweise zu einem automatischen Erfassen des Lokalisierungsreferenzelements eingerichtet, insbesondere mittels der Steuereinheit. Die Lokalisierungsreferenzelemente sind insbesondere speziell zur Lokalisierung ausgebildete Objekte. Das Lokalisierungsreferenzelement ist beispielsweise als Reflexionsmarker, insbesondere als Tripelspiegel, als reflektierende Folien, oder dergleichen ausgebildet. Die Erfassungseinheit ist dazu eingerichtet, das Lokalisierungsreferenzelement automatisch zu erfassen. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit und/oder die Fortbewegungseinheit zu einer Bewegung der Bearbeitungseinheit und/oder der Fortbewegungseinheit in der Arbeitsumgebung und/oder zu einem Bearbeiten des Objekts durch die Bearbeitungseinheit in Abhängigkeit von dem zumindest einen in der Arbeitsumgebung angeordneten Lokalisierungsreferenzelement anzusteuern. Alternativ oder zusätzlich ist jedoch auch denkbar, dass die Erfassungseinheit eine Lidareinheit, eine Stereokamera, eine Time-of-Flight-Kamera, ein auf Streifenprojektion basiertes Kamerasystem und/oder andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Erfassungsmittel zur Lokalisierung des Arbeitsgeräts, insbesondere der Fortbewegungseinheit und/oder der Bearbeitungseinheit, aufweist.
Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, die mittels der Erfassungseinheit erfassten Informationen basierend auf einem Simultaneous Localization and Mapping- (SLAM) Verfahren auszuwerten, vorzugsweise zu einer Bewegung des Arbeitsgeräts, bevorzugt der Bearbeitungseinheit und/oder der Fortbewegungseinheit, zu einer Arbeitsposition des Arbeitsgeräts, insbesondere der Fortbewegungseinheit. Die Arbeitsposition des Arbeitsgeräts weist vorzugsweise lediglich Informationen zu einer Position des Arbeitsgeräts, insbesondere der Fortbewegungseinheit, auf. Die Arbeitsposition ist vorzugsweise frei von Informationen zu einer Ausrichtung, insbesondere zu Drehlagen, der Bearbeitungseinheit, bevorzugt zu dem Teil der Bearbeitungseinheit. Die Arbeitsposition ist vorzugsweise in dem Bearbeitungsplan, insbesondere in dem Arbeitsumgebungsmodell, hinterlegt. Die Steuereinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, das Arbeitsgerät, insbesondere die Bearbeitungseinheit und/oder die Fortbewegungseinheit, in Abhängigkeit von dem Bearbeitungsplan und in Abhängigkeit von den mittels der Erfassungseinheit erfassten Informationen zu der Arbeitsposition zur Bearbeitung des zumindest einen Objekts zu bewegen. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, die Position und die Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit nach einem Bewegen des Arbeitsgeräts, insbesondere der Bearbeitungseinheit und/oder der Fortbewegungseinheit, zu der Arbeitsposition zu bestimmen, bevorzugt bei fester Position der Fortbewegungseinheit. Die Ermittlung einer Position und einer Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit umfasst insbesondere eine Bestimmung einer Position und sämtlicher Drehlagen des Teils der Bearbeitungseinheit. Der Teil der Bearbeitungseinheit entspricht bevorzugt der Werkzeugeinheit der Bearbeitungseinheit, insbesondere einem Werkzeug, vorzugsweise einem an einer Handwerkzeugmaschine der Werkzeugeinheit angeordneten Werkzeug, der Werkzeugeinheit. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Arbeitsgerät eine höhenverstellbare Arbeitsplattform aufweist, welche an der Fortbewegungseinheit angeordnet ist und auf welcher die Erfassungseinheit angeordnet ist. Vorteilhaft kann ein besonders flexibles und gleichzeitig präzises Bearbeiten eines Objekts ermöglicht werden. Insbesondere ist die Manipulatoreinheit auf der Arbeitsplattform angeordnet. Die Arbeitsplattform ist vorzugsweise relativ zu einem Untergrund, auf welchem das Arbeitsgerät, insbesondere die Fortbewegungseinheit, angeordnet ist, höhenverstellbar. Das Arbeitsgerät weist insbesondere eine Hubeinheit auf. Vorzugsweise ist die Arbeitsplattform mittels der Hubeinheit höhenverstellbar. Die Hubeinheit weist beispielsweise eine Teleskopstange auf. Die Teleskopstange ist beispielsweise als eine hydraulische Teleskopstange ausgebildet. Alternativ ist auch denkbar, dass die Hubeinheit mehr als eine Teleskopstange aufweist. Ferner ist alternativ oder zusätzlich denkbar, dass die Hubeinheit einen Scherenhubmechanismus, einen Linearantrieb, beispielsweise eine Zahnstange, eine Schubkette, einen Kugelgewindetrieb, einen Linearmotor, oder dergleichen aufweist. Die Arbeitsplattform ist insbesondere über die Hubeinheit, vorzugsweise die Teleskopstange, mit der Fortbewegungseinheit verbunden. Bevorzugt ist die Hubeinheit steuerungstechnisch mit der Steuereinheit verbunden, insbesondere kabellos und/oder kabelgebunden. Es ist denkbar, dass die Hubeinheit Teil der Bearbeitungseinheit ist. Alternativ ist auch denkbar, dass die Arbeitsplattform derart an der Manipulatoreinheit der Bearbeitungseinheit angeordnet ist, dass die Arbeitsplattform mittels der Manipulatoreinheit höhenverstellbar ist.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Arbeitsgerät einen Neigungsmesser aufweist, wobei die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die Position und die Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit in einem, insbesondere dem zuvor bereits genannten, Arbeitsumgebungsmodell in Abhängigkeit von mittels der Erfassungseinheit und des Neigungsmessers ermittelten Messgrößen zu ermitteln. Eine derartige Ausgestaltung des Arbeitsgeräts ermöglicht eine Umrechnung eines Koordinatensystems aus dem Arbeitsumgebungsmodell, insbesondere dem Bearbeitungsplan, in ein Koordinatensystem der Bearbeitungseinheit. Vorteilhaft kann ein besonders präzises Bearbeiten eines Objekts ermöglicht werden. Der Neigungsmesser ist insbesondere zu einer Ermittlung einer Neigung relativ zu einer Aufstellebene des Arbeitsgeräts, vorzugsweise der Fortbewegungseinheit, vorgesehen. Der Neigungsmesser kann als mechanischer Neigungsmesser, als elektrischer Neigungsmesser oder als digitaler Neigungsmesser ausgebildet sein. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, zumindest eine Messgröße des Neigungsmessers zu einem lotrechten Ausrichten der Manipulatoreinheit der Bearbeitungseinheit zu nutzen. Die Steuereinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, ein Koordinatensystem der Manipulatoreinheit in Abhängigkeit von einer mittels des Neigungsmessers ermittelten Neigung der Manipulatoreinheit relativ zu der Aufstellebene in eine lotrechte Lage zu transformieren. Bevorzugt befindet sich das Arbeitsgerät, insbesondere die Fortbewegungseinheit, bei einer Erfassung von Messgrößen durch den Neigungsmesser und/oder die Erfassungseinheit zur Ermittlung einer Position und einer Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit an einer festen Position.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass das Arbeitsgerät einen, insbesondere den zuvor bereits genannten, Neigungsmesser aufweist, wobei die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, zumindest eine Messgröße des Neigungsmessers zur Unterstützung einer Erfassung des zumindest einen Lokalisierungsreferenzelements zu verarbeiten. Es kann vorteilhaft eine besonders effiziente, präzise und/oder schnelle Lokalisierung des Arbeitsgeräts, insbesondere der Bearbeitungseinheit und/oder der Fortbewegungseinheit, erfolgen. Die zumindest eine Messgröße des Neigungsmessers ist insbesondere unterstützend bei einem automatischen Erfassen des zumindest einen Lokalisierungsreferenzelements durch die Erfassungseinheit mittels der Steuereinheit nutzbar.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, einen Bedarf an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen zu überprüfen. Vorteilhaft kann ein Bedarf an den speziell zur Lokalisierungsunterstützung ausgebildeten zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen besonders gering gehalten werden. Durch eine derartige Ausgestaltung kann ein Nutzeraufwand, insbesondere durch ein notwendiges Anbringen von speziell zur Lokalisierung ausgebildeten zusätzlichen Navigationsreferenzelementen, möglichst gering gehalten werden. Es ist vorteilhaft denkbar, dass vollständig auf zusätzliche Navigationsreferenzelemente verzichtet werden kann. Es kann besonders kostengünstig eine autonome Lokalisierung des Arbeitsgeräts, insbesondere der Bearbeitungseinheit und/oder der Fortbewegungseinheit, erreicht werden. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, einen Bedarf an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen in Abhängigkeit von dem Bearbeitungsplan, insbesondere in Abhängigkeit von der zumindest einen Arbeitsposition, zu überprüfen und/oder zu ermitteln. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von dem Bearbeitungsplan, vorzugsweise in Abhängigkeit von der zumindest einen Arbeitsposition, und/oder anhand von mittels der Erfassungseinheit ermittelten Informationen zu der Arbeitsumgebung, zumindest einen Bedarf an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen zu ermitteln, welche die Steuereinheit benötigt, um eine Ermittlung der Position und Ausrichtung des Teils der Bearbeitungseinheit in der gesamten Arbeitsumgebung oder in einem hinsichtlich einer Bearbeitung des zumindest einen Objekts relevanten Teil der Arbeitsumgebung zu ermöglichen. Eine Ausdehnung des hinsichtlich einer Bearbeitung des zumindest einen Objekts relevanten Teils der Arbeitsumgebung hängt insbesondere von dem Bearbeitungsplan, vorzugsweise der zumindest einen Arbeitsposition, ab. Die zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelemente sind insbesondere speziell zur Lokalisierung ausgebildete Objekte. Die zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelemente sind bevorzugt als Reflexionsmarker, insbesondere als Tripelspiegel, als reflektierende Folien, oder dergleichen ausgebildet. Die Erfassungseinheit ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelemente zu erfassen. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit und/oder die Fortbewegungseinheit zu einer Lokalisierung der Bearbeitungseinheit und/oder die Fortbewegungseinheit in der Arbeitsumgebung und/oder zu einem Bearbeiten des Objekts durch die Bearbeitungseinheit, insbesondere bedarfsweise, in Abhängigkeit von in der Arbeitsumgebung montierten zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelemente anzusteuern.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einer Überprüfung des Bedarfs an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen eine Soll-Montageposition für zumindest ein zusätzliches Lokalisierungsreferenzelement zu bestimmen. Vorteilhaft kann eine benötigte Lokalisierung des Arbeitsgeräts, insbesondere der Bearbeitungseinheit und/oder der Fortbewegungseinheit, in der Arbeitsumgebung auf besonders komfortable Weise sichergestellt werden. Vorteilhaft kann ein besonders hoher Nutzerkomfort und/oder ein besonders geringer Nutzeraufwand erreicht werden. Beispielsweise umfasst das Arbeitsgerät eine Ausgabeeinheit. Die Ausgabeeinheit ist beispielsweise als eine optische Ausgabeeinheit, eine akustische Ausgabeeinheit, eine haptische Ausgabeeinheit oder als eine Kombination dieser ausgebildet. Die Ausgabeeinheit weist beispielsweise einen Bildschirm, einen Lautsprecher, ein Leuchtelement, beispielsweise eine LED, oder dergleichen auf. Es ist denkbar, dass die Ausgabeeinheit dazu vorgesehen ist, die Soll-Montageposition auszugeben. Beispielsweise ist denkbar, dass die Soll-Montageposition auf einem Bildschirm der Ausgabeeinheit angezeigt ist und/oder dass die Ausgabeeinheit zu einer Projektion der Soll-Montageposition in der Arbeitsumgebung eingerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass das Arbeitsgerät, insbesondere die Bearbeitungseinheit, dazu eingerichtet ist, das zusätzliche Lokalisierungsreferenzelement zumindest teilweise automatisch an der Soll-Montageposition zu befestigen.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, eine Ist-Position des zumindest einen zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelements mittels der Erfassungseinheit, insbesondere dem Theodolit oder dem Tachymeter, zu ermitteln. Vorteilhaft können zusätzliche Lokalisierungsreferenzelemente zur Lokalisierung des Arbeitsgeräts, insbesondere der Bearbeitungseinheit und/oder der Fortbewegungseinheit, besonders komfortabel und mit besonders geringem Nutzeraufwand genutzt werden. Vorteilhaft kann ein besonders effizienter und/oder präziser Betrieb des Arbeitsgeräts ermöglicht werden. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, die Ist-Position des zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelements auf dem Speicherelement der Steuereinheit, insbesondere in dem Arbeitsumgebungsmodell, zu speichern. Das zusätzliche Lokalisierungsreferenzelement ist vorzugsweise zu einer Lokalisierung des Arbeitsgeräts, insbesondere der Bearbeitungseinheit und/oder der Fortbewegungseinheit, in der Arbeitsumgebung und/oder zu einer Ermittlung der Position und Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit nutzbar.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass auf der Steuereinheit ein, insbesondere der zuvor bereits genannte, Bearbeitungsplan für die Bearbeitungseinheit hinterlegt ist, wobei der Bedarf an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen von dem Bearbeitungsplan abhängig ist. Vorteilhaft kann abhängig von einer vorgesehenen Bearbeitung des Objekts darauf verzichtet werden, eine Lokalisierbarkeit des Arbeitsgeräts in der gesamten Arbeitsumgebung sicherstellen zu müssen. Vorteilhaft kann ein Bedarf an speziell zur Lokalisierungsunterstützung ausgebildeten zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen gering gehalten werden. Vorteilhaft kann ein besonders geringer Montageaufwand zur Montage von zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen erreicht werden.
Außerdem wird ein System mit dem Arbeitsgerät und mit dem zumindest einen Lokalisierungsreferenzelement vorgeschlagen. Ein derartiges System ermöglicht eine besonders präzise Lokalisierung der Bearbeitungseinheit in einer Arbeitsumgebung. Es kann vorteilhaft erreicht werden, dass eine Position und eine Ausrichtung in der Arbeitsumgebung der Bearbeitungseinheit präzise und/oder zuverlässig bestimmbar sind. Es kann ein besonders präzises autonomes Bearbeiten eines Objekts realisiert werden. Vorteilhaft kann Kollisionen der Bearbeitungseinheit mit Objekten in der Arbeitsumgebung der Bearbeitungseinheit besonders zuverlässig entgegengewirkt werden.
Weiterhin geht die Erfindung aus von einem Verfahren zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten eines, insbesondere des zuvor bereits genannten, Objekts, insbesondere zu einem zumindest teilweise automatischen Erzeugen von Bohrlöchern in einem Objekt, vorzugsweise einem, insbesondere dem zuvor bereits genannten, Gebäudeteil, mittels eines autonomen oder manuellen Arbeitsgeräts, insbesondere des zuvor bereits genannten, Arbeitsgeräts, oder mittels eines Systems, insbesondere des zuvor bereits genannten Systems. Es wird vorgeschlagen, dass zumindest in Abhängigkeit von einem mittels einer, insbesondere der zuvor bereits genannten, an einer, insbesondere der zuvor bereits genannten, Fortbewegungseinheit eines, insbesondere des zuvor bereits genannten, Arbeitsgeräts angeordneten Erfassungseinheit des Arbeitsgeräts erfassten Lokalisierungsreferenzelement eine Position und eine Ausrichtung zumindest eines Teils einer, insbesondere der zuvor bereits genannten, Bearbeitungseinheit des Arbeitsgeräts ermittelt wird. Ein derartiges Verfahren ermöglicht eine besonders präzise Lokalisierung der Bearbeitungseinheit in einer Arbeitsumgebung. Es kann vorteilhaft erreicht werden, dass eine Position und eine Ausrichtung in der Arbeitsumgebung der Bearbeitungseinheit präzise und/oder zuverlässig bestimmbar sind. Es kann ein besonders präzises autonomes Bearbeiten eines Objekts realisiert werden. Vorteilhaft kann Kollisionen der Bearbeitungseinheit mit Objekten in der Arbeitsumgebung der Bearbeitungseinheit besonders zuverlässig entgegengewirkt werden.
Das Arbeitsgerät, das System und/oder das Verfahren sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann das Arbeitsgerät, das System und/oder das Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 ein autonomes Arbeitsgerät und ein zu bearbeitendes Objekt in einer schematischen Darstellung,
2 das autonome Arbeitsgerät in einer Arbeitsumgebung in einer schematischen Draufsicht,
3 ein Teil des autonomen Arbeitsgeräts mit einer Schnittstellenvorrichtung in einer schematischen Ansicht,
4 einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten eines Objekts,
5 einen schematischen Ablauf eines weiteren Verfahrens zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten eines Objekts,
6 ein System mit einem autonomen Arbeitsgerät in einer ersten alternativen Ausführung und mit einem Lokalisierungsreferenzelement und ein zu bearbeitendes Objekt in einer schematischen Darstellung,
7 einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten des Objekts mittels des autonomen Arbeitsgeräts aus 6,
8 ein autonomes Arbeitsgerät in einer zweiten alternativen Ausführung und ein zu bearbeitendes Objekt in einer schematischen Darstellung,
9 einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten des Objekts mittels des autonomen Arbeitsgeräts aus 8,
10 ein System mit einem autonomen Arbeitsgerät in einer dritten alternativen Ausführung und mit einer Projektionseinheit und ein zu bearbeitendes Objekt in einer schematischen Darstellung,
11 einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten des Objekts mittels des Systems aus 10,
12 ein System mit einem autonomen Arbeitsgerät in einer vierten alternativen Ausführung und mit zumindest zwei Lokalisierungselementen und ein zu bearbeitendes Objekt in einer schematischen Darstellung, und
13 einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten des Objekts mittels des Systems aus 12.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein System 36a mit einem autonomen Arbeitsgerät 10a. Alternativ ist auch denkbar, dass das Arbeitsgerät 10a als manuelles Arbeitsgerät 10a ausgebildet ist. Das autonome Arbeitsgerät 10a ist als ein Baustellenroboter, insbesondere als ein Bohrroboter, ausgebildet. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das autonome Arbeitsgerät 10a als ein von einem Bohrroboter verschiedener Baustellenroboter, beispielsweise als ein Malerroboter, als ein Fensterputzroboter, als ein Kehrmaschinenroboter, als ein Außenbereichsroboter, beispielsweise als ein Mulchroboter, als ein Heckenschneidroboter, als ein Schneeräumroboter, als ein Sammelroboter, insbesondere zum Sammeln von Blättern, Zweigen oder dergleichen, als eine Kombination dieser oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes autonomes Arbeitsgerät 10a ausgebildet ist. Das autonome Arbeitsgerät 10a ist verschieden von einem stationären autonomen Arbeitsgerät ausgebildet. Das autonome Arbeitsgerät 10a ist verschieden von einem an einer Position fest installierten autonomen Gerät, insbesondere einem Industrieroboter, ausgebildet. Das autonome Arbeitsgerät 10a ist dazu eingerichtet, sich selbstständig fortzubewegen. Das autonome Arbeitsgerät 10a ist als ein mobiles autonomes Arbeitsgerät ausgebildet. Das autonome Arbeitsgerät 10a ist fahrbar ausgebildet. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das autonome Arbeitsgerät 10a als eine Drohne ausgebildet ist.
Das autonome Arbeitsgerät 10a ist zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten eines Objekts 68a vorgesehen. Das autonome Arbeitsgerät 10a ist hier beispielhaft zu einem zumindest teilweise automatischen Erzeugen von Bohrlöchern in dem Objekt 68a vorgesehen. Das autonome Arbeitsgerät 10a ist zu einem selbstständigen Bearbeiten des Objekts 68a vorgesehen, insbesondere zu einem selbständigen Erzeugen von Bohrlöchern in dem Objekt 68a. Das Objekt 68a ist ein Gebäudeteil, insbesondere eine Decke. Alternativ ist denkbar, dass das Objekt 68a eine Wand, ein Boden, eine Fassade, ein Möbelstück oder dergleichen ist.
Das autonome Arbeitsgerät 10a weist eine Bearbeitungseinheit 12a auf. Die Bearbeitungseinheit 12a weist eine Bohreinheit 88a auf, ist insbesondere als Bohreinheit 88a ausgebildet. Die Bearbeitungseinheit 12a weist eine Werkzeugeinheit 44a auf (vgl. auch 3). Die Werkzeugeinheit 44a ist als Endeffektor ausgebildet. Die Werkzeugeinheit 44a weist eine Werkzeugaufnahme 120a zur Aufnahme einer Handwerkzeugmaschine 122a auf. An der Werkzeugaufnahme 120a ist eine Handwerkzeugmaschine 122a angeordnet. Die Handwerkzeugmaschine 122a ist Teil des autonomen Arbeitsgeräts 10a, insbesondere der Werkzeugeinheit 44a. Die Werkzeugeinheit 44a, insbesondere die Handwerkzeugmaschine 122a, ist durch die Steuereinheit 16a ansteuerbar. Die Handwerkzeugmaschine 122a ist als eine Bohrmaschine ausgebildet. Die Handwerkzeugmaschine 122a kann als eine handelsübliche Handwerkzeugmaschine ausgebildet sein. Die Handwerkzeugmaschine 122a kann als eine akkubetriebene Handwerkzeugmaschine oder als eine kabelgebundene Handwerkzeugmaschine ausgebildet sein. Es ist alternativ auch denkbar, dass die Handwerkzeugmaschine 122a speziell zu einem Zusammenwirken mit der Bearbeitungseinheit 12a ausgebildet ist. Alternativ ist auch denkbar, dass die Handwerkzeugmaschine 122a als eine Schraubmaschine, als eine Stichsäge, als ein Dübelsetzer, als eine Schlitzfräse, als ein Trennschleifer, als eine Kreissäge, als ein Abbruchhammer, als eine Nagelpistole, als eine Schleifmaschine oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Handwerkzeugmaschine ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Werkzeugaufnahme 120a zu einer Aufnahme eines Werkzeugs oder dergleichen eingerichtet ist. Das Werkzeug ist beispielsweise als ein Bohrer, als ein Pinsel, als eine Rakel, als eine Schleifscheibe, als ein Sägeblatt, als ein Hammer oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Werkzeug ausgebildet. Es ist denkbar, dass das Werkzeug Teil der Werkzeugeinheit 44a ist. Ferner ist alternativ oder zusätzlich denkbar, dass die Werkzeugeinheit 44a zu einem rotatorischen Antrieb, einem oszillatorischen Antrieb oder dergleichen des Werkzeugs ausgebildet sind/ist.
Die Werkzeugaufnahme 120a der Werkzeugeinheit 44a weist beispielsweise in einem an der Werkzeugaufnahme 120a befestigten Zustand der Handwerkzeugmaschine 122a mit der Handwerkzeugmaschine 122a eine Zweipunktbefestigung auf. Alternativ ist denkbar, dass die Werkzeugaufnahme 120a in einem an der Werkzeugaufnahme 120a befestigten Zustand der Handwerkzeugmaschine 122a mit der Handwerkzeugmaschine 122a eine Einpunktbefestigung oder zumindest eine Dreipunktbefestigung aufweist. Die Werkzeugaufnahme 120a weist bevorzugt eine, vorzugsweise gedämpfte, Federeinheit (hier nicht dargestellt) auf, über welche insbesondere die Handwerkzeugmaschine 122a und/oder das Werkzeug in einem an der Werkzeugaufnahme 120a angeordneten Zustand, mit der Werkzeugaufnahme 120a verbunden ist. Es ist denkbar, dass eine Dämpfung der Federeinheit einstellbar ist. Die Federeinheit weist beispielsweise zumindest ein Federelement, insbesondere eine Schraubenfeder, eine Blattfeder, ein gummielastisches Element oder dergleichen, auf.
Die Bearbeitungseinheit 12a weist eine Manipulatoreinheit 72a auf. Die Manipulatoreinheit 72a ist als Roboterarm ausgebildet. Die Manipulatoreinheit 72a weist eine Mehrachskinematik auf. Die Manipulatoreinheit 72a weist sechs Freiheitsgrade auf. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass die Manipulatoreinheit 72a weniger als sechs Freiheitsgrade aufweist. Die Manipulatoreinheit 72a ist über die Steuereinheit 16a ansteuerbar. Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12a, insbesondere die Manipulatoreinheit 72a und/oder die Werkzeugeinheit 44a, vorzugsweise die Handwerkzeugmaschine 122a, bei einem Bearbeiten des Objekts 68a anzusteuern.
Das autonome Arbeitsgerät 10a weist eine Fortbewegungseinheit 14a zu einem Fortbewegen der Bearbeitungseinheit 12a auf. Die Fortbewegungseinheit 14a ist zu einer Erzeugung einer Fortbewegungskraft vorgesehen. Die Bearbeitungseinheit 12a, insbesondere die Manipulatoreinheit 72a, ist an, bevorzugt auf, der Fortbewegungseinheit 14a angeordnet. Die Werkzeugeinheit 44a ist über die Manipulatoreinheit 72a mit der Fortbewegungseinheit 14a zumindest mechanisch verbunden. Die Fortbewegungseinheit 14a ist dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12a auf einem Untergrund 150a, beispielsweise einem Boden, einer Wand und/oder einer Decke, zu bewegen. Die Fortbewegungseinheit 12a ist dazu vorgesehen, das autonome Arbeitsgerät 10a als Ganzes über den Untergrund 150a zu bewegen. Die Fortbewegungseinheit 14a weist ein Fahrwerk 128a auf. Die Fortbewegungseinheit 14a, insbesondere das Fahrwerk 128a, weist eine Radeinheit 124a auf. Die Radeinheit 124a umfasst vier Räder 126a (in 1 sind lediglich zwei der vier Räder 126a dargestellt). Alternativ ist auch denkbar, dass die Radeinheit 124a lediglich ein Rad, zwei Räder, drei Räder oder mehr als vier Räder aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Fortbewegungseinheit 14a eine Ketteneinheit, eine Rolleneinheit, eine Propellereinheit oder andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Fortbewegungsmittel oder eine Kombination dieser aufweist. Die Ketteneinheit weist insbesondere zumindest ein Kettenlaufwerk, vorzugsweise zumindest zwei Kettenlaufwerke, auf. Die Rolleneinheit umfasst beispielsweise zumindest eine Rolle, vorzugsweise zumindest zwei Rollen, bevorzugt zumindest drei Rollen und besonders bevorzugt zumindest vier Rollen. Insbesondere bei einem als Drohne ausgebildeten autonomen Arbeitsgerät 10a umfasst die Fortbewegungseinheit 14a zumindest eine Propellereinheit oder dergleichen zur Fortbewegung. Die Propellereinheit weist beispielsweise zumindest einen Propeller, vorzugsweise zumindest zwei Propeller und besonders bevorzugt zumindest vier Propeller auf.
Die Fortbewegungseinheit 14a weist zumindest eine Antriebseinheit (hier nicht dargestellt) auf. Die Antriebseinheit ist dazu vorgesehen, das Fahrwerk 128a, insbesondere die Radeinheit 124a, anzutreiben. Die Antriebseinheit umfasst zumindest einen Elektromotor oder dergleichen. Eine Bewegung eines Geräterahmens 130a des autonomen Arbeitsgeräts 10a, insbesondere der Fortbewegungseinheit 14a, ist an einen Antrieb, insbesondere eine Bewegung, des Fahrwerks 128a gekoppelt. Durch das, vorzugsweise mittels der Antriebseinheit, angetriebene Fahrwerk 128a ist eine Bewegung des Geräterahmens 130a erzeugbar.
Das autonome Arbeitsgerät 10a weist eine Steuereinheit 16a zumindest zu einer Ansteuerung der Bearbeitungseinheit 12a auf. Die Bewegung des Geräterahmens 130a ist abhängig von einer Ansteuerung durch die Steuereinheit 16a. Die Antriebseinheit ist dazu vorgesehen, das Fahrwerk 128a zu einer translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung des Geräterahmens 130a anzutreiben, insbesondere in Abhängigkeit von einer Ansteuerung durch die Steuereinheit 16a. Die Steuereinheit 16a umfasst insbesondere zumindest einen Prozessor und ein Speicherelement sowie ein auf dem Speicherelement gespeichertes Betriebsprogramm. Das Speicherelement ist vorzugsweise als digitales Speichermedium, beispielsweise als eine Festplatte oder dergleichen ausgebildet. Die Bearbeitungseinheit 12a, insbesondere die Werkzeugeinheit 44a und/oder die Manipulatoreinheit 72a, sind mittels der Steuereinheit 16a ansteuerbar.
Das autonome Arbeitsgerät 10a weist eine höhenverstellbare Arbeitsplattform 32a auf. Alternativ ist auch denkbar, dass das autonome Arbeitsgerät 10a frei von einer höhenverstellbaren Arbeitsplattform 32a ausgebildet ist. Die Arbeitsplattform 32a ist an der Fortbewegungseinheit 14a angeordnet. Die Manipulatoreinheit 72a ist auf der Arbeitsplattform 32a angeordnet. Die Arbeitsplattform 32a ist relativ zu einem Untergrund 150a, auf welchem das autonome Arbeitsgerät 10a, insbesondere die Fortbewegungseinheit 14a, angeordnet ist, höhenverstellbar. Das autonome Arbeitsgerät 10a weist eine Hubeinheit 144a auf. Mittels der Hubeinheit 144a ist die Arbeitsplattform 32a höhenverstellbar. Die Hubeinheit 144a weist eine Teleskopstange 146a auf. Die Teleskopstange 146a ist als eine hydraulische Teleskopstange ausgebildet. Alternativ ist auch denkbar, dass die Hubeinheit 144a mehr als eine Teleskopstange 146a aufweist. Ferner ist alternativ oder zusätzlich denkbar, dass die Hubeinheit 144a einen Scherenhubmechanismus, einen Linearantrieb, beispielsweise eine Zahnstange, eine Schubkette, einen Kugelgewindetrieb, einen Linearmotor, oder dergleichen aufweist. Die Arbeitsplattform 32a ist über die Hubeinheit 144a, insbesondere die Teleskopstange 146a, mit der Fortbewegungseinheit 14a verbunden. Die Hubeinheit 144a ist steuerungstechnisch mit der Steuereinheit 16a verbunden, insbesondere kabellos und/oder kabelgebunden. Die Hubeinheit 144a ist Teil der Bearbeitungseinheit 12a. Beispielsweise ist alternativ denkbar, dass die Arbeitsplattform 32a derart an der Manipulatoreinheit 72a der Bearbeitungseinheit 12a angeordnet ist, dass die Arbeitsplattform 32a mittels der Manipulatoreinheit 72a höhenverstellbar ist.
Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, zumindest in Abhängigkeit von einem Abgleich einer Soll-Kenngröße zumindest eines Prüfobjekts 18a in einer Arbeitsumgebung 26a der Bearbeitungseinheit 12a und einer Ist-Kenngröße des zumindest einen Prüfobjekts 18a das Prüfobjekt 18a als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a zu klassifizieren. Die Arbeitsumgebung 26a ist hier beispielhaft ein Gebäudeinnenbereich eines Gebäudes. Alternativ ist auch denkbar, dass die Arbeitsumgebung ein Außenbereich, insbesondere eines Gebäudes, oder dergleichen ist. Das Prüfobjekt 18a ist eine Wand in der Arbeitsumgebung 26a der Bearbeitungseinheit 12a. Das Prüfobjekt 18a kann alternativ auch das Objekt 68a, insbesondere eine Decke, ein Boden, ein anderes, bevorzugt feststehendes, Gebäudeteil oder feststehendes, insbesondere stationäres, Objekt in der Arbeitsumgebung 26a sein.
Die Soll-Kenngröße des Prüfobjekts 18a weist zumindest eine Information zu einer Soll-Position des Prüfobjekts 18a auf. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Soll-Kenngröße des Prüfobjekts 18a eine Information zu zumindest einer Abmessung, insbesondere einer Höhe und/oder einer Breite, des Prüfobjekts 18a, eine Materialkenngröße des Prüfobjekts 18a, eine Oberflächenkenngröße, beispielsweise eine Ebenheit, des Prüfobjekts 18a, eine Temperaturkenngröße des Prüfobjekts 18a, eine Feuchtigkeitskenngröße des Prüfobjekts, eine Kombination dieser oder dergleichen aufweist. Die Soll-Kenngröße ist auf dem Speicherelement der Steuereinheit 14a, insbesondere in einem Arbeitsumgebungsmodell der Arbeitsumgebung 26a, hinterlegt. Das Arbeitsumgebungsmodell ist ein Building Information Modelling- (BIM-) Modell oder dergleichen. In dem Arbeitsumgebungsmodell ist hinterlegt, welche Objekte in der Arbeitsumgebung 26a als Prüfobjekte 18a zu verstehen sind. Das Arbeitsumgebungsmodell ist auf dem Speicherelement der Steuereinheit 16a hinterlegt. Alternativ ist auch denkbar, dass das Arbeitsumgebungsmodell auf einer externen Einheit (hier nicht dargestellt) gespeichert ist, wobei die externe Einheit bevorzugt datentechnisch mit dem autonomen Arbeitsgerät 10a verbindbar ist, insbesondere kabellos und/oder kabelgebunden. Die externe Einheit kann beispielsweise als ein Smartphone, als eine Cloud, als ein Zentralrechner, als ein Server, als ein Laptop, als ein Smart-Home System oder dergleichen ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass die externe Einheit zumindest einen Teil der Steuereinheit 16a aufweist. Die Bearbeitungseinheit 12a ist dazu vorgesehen, zumindest das Objekt 68a nach einem Bearbeitungsplan zu bearbeiten. Der Bearbeitungsplan ist beispielsweise auf dem Speicherelement der Steuereinheit 16a hinterlegt. Der Bearbeitungsplan ist beispielsweise in dem Arbeitsumgebungsmodell vermerkt. Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, die Fortbewegungseinheit 14a und/oder die Bearbeitungseinheit 12a, zumindest anhand des Bearbeitungsplans und/oder dem Arbeitsumgebungsmodell in der Arbeitsumgebung 26a zu navigieren.
Das autonome Arbeitsgerät 10a weist zumindest eine Erfassungseinheit 30a auf. Die Erfassungseinheit 30a ist auf der Arbeitsplattform 32a angeordnet. Alternativ ist auch denkbar, dass die Erfassungseinheit 30a an der Bearbeitungseinheit 12a oder an der Fortbewegungseinheit 14a angeordnet ist. Die Erfassungseinheit 30a ist zu einem Erfassen der Ist-Kenngröße des Prüfobjekts 18a vorgesehen. Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, das autonome Arbeitsgerät 10a, insbesondere die Fortbewegungseinheit 14a und/oder die Bearbeitungseinheit 12a, in Abhängigkeit von mittels der Erfassungseinheit 30a erfassten Informationen anzusteuern, bevorzugt bei einer Lokalisierung in der Arbeitsumgebung 26a, insbesondere bei einer Lokalisierung in der Arbeitsumgebung 26a anhand des Bearbeitungsplans und/oder des Arbeitsumgebungsmodells. Die Erfassungseinheit 30a ist als eine optische Erfassungseinheit ausgebildet. Die Erfassungseinheit 30a weist zumindest eine Lidareinheit (hier nicht dargestellt) zu einem Erfassen der Arbeitsumgebung 26a auf. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Erfassungseinheit 30a eine Stereokamera, eine Time-of-Flight-Kamera, ein auf Streifenprojektion basiertes Kamerasystem und/oder andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Erfassungsmittel aufweist. Die Erfassungseinheit 30a ist dazu eingerichtet, die Ist-Kenngröße des Prüfobjekts 18a oder Informationen zur Ermittlung der Ist-Kenngröße des Prüfobjekts 18a zu erfassen. Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, die mittels der Erfassungseinheit 30a, insbesondere der Lidareinheit, erfassten Informationen basierend auf einem Simultaneous Localization and Mapping- (SLAM) Verfahren auszuwerten. Das Simultaneous Localization and Mapping- (SLAM-) Verfahren ist insbesondere ein Verfahren zu einer simultanen Positionsbestimmung und Kartenerstellung in der Robotik, wobei insbesondere innerhalb des Verfahrens, vorzugsweise gleichzeitig, eine virtuelle Karte einer Umgebung und eine räumliche Lage einer bewegbaren Einheit, insbesondere des autonomen Arbeitsgeräts, innerhalb der virtuellen Karte ermittelt wird.
Die Steuereinheit 14a ist dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12a in Abhängigkeit von dem zumindest einen als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a klassifizierten Prüfobjekt 18a anzusteuern. Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, die Fortbewegungseinheit 14a in Abhängigkeit von dem als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a klassifizierten Prüfobjekt 18a anzusteuern. Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12a, insbesondere die Manipulatoreinheit 72a und/oder die Werkzeugeinheit 44a, und/oder die Fortbewegungseinheit 14a in Abhängigkeit von dem als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a klassifizierten Prüfobjekt 18a anzusteuern. Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, zur Lokalisierung, insbesondere bei einer Bewegung, der Bearbeitungseinheit 12a und/oder der Fortbewegungseinheit 14a in der Arbeitsumgebung 26a, die Bearbeitungseinheit 12a und/oder die Fortbewegungseinheit 14a in Abhängigkeit von dem als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a klassifizierten Prüfobjekt 18a anzusteuern. Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12a und/oder die Fortbewegungseinheit 14a bei einem Bearbeiten des Objekts 68a durch die Bearbeitungseinheit 12a in Abhängigkeit von dem als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a klassifizierten Prüfobjekt 18a anzusteuern.
Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, ein infolge des Abgleichs der Ist-Kenngröße des Prüfobjekts 18a mit der Soll-Kenngröße des Prüfobjekts 18a von einer Klassifizierung als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a ausgeschlossene Prüfobjekt 18a bei einer Lokalisierung, insbesondere einer Bewegung, der Bearbeitungseinheit 12a und/oder der Fortbewegungseinheit 14a zu ignorieren. Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, ein infolge des Abgleichs der Ist-Kenngröße des Prüfobjekts 18a mit der Soll-Kenngröße des Prüfobjekts 18a von einer Klassifizierung als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a ausgeschlossene Prüfobjekt 18a bei einem Bearbeiten des Objekts 68a durch die Bearbeitungseinheit 12a zu ignorieren.
Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, bei dem Abgleich der Soll-Kenngröße des Prüfobjekts 18a mit der Ist-Kenngröße des Prüfobjekts 18a eine Abweichung der Ist-Kenngröße von der Soll-Kenngröße zu ermitteln. Liegt ein Wert der Abweichung der Ist-Kenngröße von der Soll-Kenngröße innerhalb eines Toleranzbereichs zu einem Wert der Soll-Kenngröße, klassifiziert die Steuereinheit 16a das Prüfobjekt 18a als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a. Liegt ein Wert der Abweichung der Ist-Kenngröße von der Soll-Kenngröße außerhalb des Toleranzbereichs zu einem Wert der Soll-Kenngröße, ist das Prüfobjekt 18a von einer Klassifizierung als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a durch die Steuereinheit 16a ausgeschlossen. Der Toleranzbereich ist insbesondere im Betriebsprogramm definiert, insbesondere in dem Arbeitsumgebungsmodell hinterlegt. Es ist denkbar, dass der Toleranzbereich anpassbar ist, insbesondere manuell durch einen Bediener und/oder automatisch durch die Steuereinheit 16a, beispielsweise in Abhängigkeit von in dem Arbeitsumgebungsmodell hinterlegten Informationen.
Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, zumindest in Abhängigkeit von einer Klassifizierung des zumindest einen Prüfobjekts 18a Teilbereiche 90a, 92a einer Arbeitsumgebung 26a zu identifizieren, in welchen eine Lokalisierung der Bearbeitungseinheit 12a anhand des zumindest einen Prüfobjekts 18a möglich ist. Ist beispielsweise in einem der Teilbereiche 90a, 92a das zumindest eine durch die Steuereinheit 16a als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a klassifizierte Prüfobjekt 18a durch die Erfassungseinheit 30a erfassbar, ist in diesem einen der Teilbereiche 90a, 92a eine Lokalisierung der Bearbeitungseinheit 12a anhand des Prüfobjekts 18a, vorzugsweise mittels der Steuereinheit 16a, möglich. Ist beispielsweise ein anderer der Teilbereiche 90a, 92a der Arbeitsumgebung frei von durch die Erfassungseinheit 30a erfassbaren Prüfobjekten 18a, die durch die Steuereinheit 16a als Lokalisierungsreferenzobjekte 20a klassifizierbar sind, ist eine, insbesondere ausreichend präzise, Lokalisierung der Bearbeitungseinheit 12a in diesem anderen der Teilbereiche 90a, 92a durch die Steuereinheit 16a anhand von Lokalisierungsreferenzobjekten 20a unrealisierbar.
2 zeigt beispielhaft einen Teilbereich 90a der Arbeitsumgebung 26a, in welchem das zumindest eine durch die Steuereinheit 16a als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a klassifizierte Prüfobjekt 18a durch die Erfassungseinheit 30a erfassbar ist, sodass in dem Teilbereich 90a eine Lokalisierung der Bearbeitungseinheit 12a anhand des zumindest einen Prüfobjekts 18a möglich ist. Ein weiterer Teilbereich 92a der Arbeitsumgebung 26a ist frei von mittels der Erfassungseinheit 30a erfassbaren Prüfobjekten 18a, die mittels der Steuereinheit 16a als Lokalisierungsreferenzobjekte 20a klassifizierbar sind, sodass insbesondere eine Lokalisierung der Bearbeitungseinheit 12a in dem weiteren Teilbereich 92a anhand von Prüfobjekten 18a, insbesondere anhand von als Lokalisierungsreferenzobjekte 20a klassifizierten Prüfobjekten 18a, mittels der Steuereinheit 16a ausgeschlossen ist.
Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, eine der Bearbeitungseinheit 12a zugeordnete Stützstelle 28a, 94a in der Arbeitsumgebung 26a der Bearbeitungseinheit 12a zur Überprüfung einer zu einem Bearbeiten des Objekts 68a benötigten Lokalisierung der Bearbeitungseinheit 12a an der Stützstelle 28a, 94a zu nutzen. Die Stützstellen 28a, 94a sind in dem Arbeitsumgebungsmodell hinterlegt. Die Stützstellen 28a, 94a stellen Positionen dar, die eine autonome Lokalisierung und/oder ein autonomes Arbeiten des autonomen Arbeitsgeräts 10a, insbesondere der Bearbeitungseinheit 12a und/oder der Fortbewegungseinheit 14a, im gesamten Arbeitsbereich 26a, insbesondere ein autonomes Arbeiten und/oder autonomes Navigieren des autonomen Arbeitsgeräts 10a, vorzugsweise der Bearbeitungseinheit und/oder der Fortbewegungseinheit, zum Bearbeiten des Objekts, bevorzugt zur Durchführung des Bearbeitungsplans, ermöglichen, wenn eine Lokalisierung des autonomen Arbeitsgeräts 10a, insbesondere der Bearbeitungseinheit 12a und/oder der Fortbewegungseinheit 14a, an den Stützstellen 28a, 94a möglich ist. Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, zumindest an den Stützstellen 28a, 94a, insbesondere anhand von mittels der Erfassungseinheit 30a erfassten Informationen der Arbeitsumgebung 26a, zu überprüfen, ob eine Lokalisierung des autonomen Arbeitsgeräts 10a, insbesondere der Bearbeitungseinheit 12a und/oder der Fortbewegungseinheit 14a, an den Stützstellen 28a, 94a anhand von dem zumindest einen als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a klassifizierbaren Prüfobjekt 18a möglich ist.
Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, einen Bedarf an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen 22a zu überprüfen. Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, für Teilbereiche der 90a, 92a Arbeitsumgebung 26a, in welchen eine Lokalisierung der Bearbeitungseinheit 26a anhand des zumindest einen als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a klassifizierbaren Prüfobjekts 18a ausgeschlossen ist, einen Bedarf an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzobjekten 22a, insbesondere eine zur Lokalisierung der Bearbeitungseinheit 12a in den Teilbereichen 90a, 92a, in welchen insbesondere eine Lokalisierung der Bearbeitungseinheit 12a anhand des zumindest einen als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a klassifizierbaren Prüfobjekts 18a ausgeschlossen ist, benötigte Anzahl an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen 22a, zu ermitteln. Insbesondere ist die Steuereinheit 16a dazu vorgesehen, für Stützstellen 28a, 94a der Arbeitsumgebung 26a, an welchen eine Lokalisierung der Bearbeitungseinheit 12a anhand des zumindest einen als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a klassifizierbaren Prüfobjekts 18a ausgeschlossen ist, einen Bedarf an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen 22a, insbesondere eine zur Lokalisierung der Bearbeitungseinheit 12a an den Stützstellen 28a, 94a, an welchen insbesondere eine Lokalisierung der Bearbeitungseinheit 12a anhand des zumindest einen als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a klassifizierbaren Prüfobjekts 18a ausgeschlossen ist, benötigte Anzahl an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen 22a zu ermitteln.
Es ist denkbar, dass der Bedarf an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen 22a lediglich ein zusätzliches Lokalisierungsreferenzelement 22a, zwei zusätzliche Lokalisierungsreferenzelemente 22a, zumindest drei zusätzliche Lokalisierungsreferenzelemente 22a oder eine Vielzahl an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen 22a umfasst. Der Bedarf an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen 22a hängt von dem Bearbeitungsplan ab. Die zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelemente 22a sind speziell zur Lokalisierung ausgebildete Objekte. Die zusätzlichen Lokalisierungselemente 22a sind als Reflexionsmarker, insbesondere als Tripelspiegel, als reflektierende Folien, oder dergleichen ausgebildet.
Die Erfassungseinheit 30a ist dazu eingerichtet, die zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelemente 22a zu erfassen. Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12a und/oder die Fortbewegungseinheit 14a zu einer Lokalisierung der Bearbeitungseinheit 12a und/oder der Fortbewegungseinheit 14a in der Arbeitsumgebung 26a und/oder zu einem Bearbeiten des Objekts 68a durch die Bearbeitungseinheit 12a, insbesondere bedarfsweise, in Abhängigkeit von in der Arbeitsumgebung 26a montierten zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen 22a anzusteuern.
Teilbereiche 90a, 92a, insbesondere Stützstellen 28a, 94a, der Arbeitsumgebung 26a, in/an welchen eine Lokalisierung des autonomen Arbeitsgeräts 10a, vorzugsweise der Bearbeitungseinheit 12a und/oder der Fortbewegungseinheit 14a, anhand des zumindest einen als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a klassifizierten Prüfobjekts 18a mittels der Steuereinheit 16a möglich ist, sind frei von einem Bedarf an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen 22a.
Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einer Überprüfung des Bedarfs an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen 22a eine Soll-Montageposition für zumindest ein zusätzliches Lokalisierungsreferenzelement 22a zu bestimmen. Beispielsweise umfasst das autonome Arbeitsgerät 10a eine Ausgabeeinheit (hier nicht dargestellt). Die Ausgabeeinheit ist beispielsweise als eine optische Ausgabeeinheit, eine akustische Ausgabeeinheit, eine haptische Ausgabeeinheit oder als eine Kombination dieser ausgebildet. Die Ausgabeeinheit weist beispielsweise einen Bildschirm, ein Leuchtelement, beispielsweise eine LED oder einen Laser, einen Lautsprecher oder dergleichen auf. Es ist denkbar, dass die Ausgabeeinheit dazu vorgesehen ist, die Soll-Montageposition auszugeben. Beispielsweise ist denkbar, dass die Soll-Montageposition auf einem Bildschirm der Ausgabeeinheit angezeigt ist und/oder dass die Ausgabeeinheit zu einer Projektion der Soll-Montageposition in der Arbeitsumgebung 26a eingerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass das autonome Arbeitsgerät 10a, insbesondere die Bearbeitungseinheit 12a, dazu eingerichtet ist, das zusätzliche Lokalisierungsreferenzelement 22a zumindest teilweise automatisch an der Soll-Montageposition zu befestigen.
Das autonome Arbeitsgerät 10a weist eine Schnittstellenvorrichtung 46a auf. Die Werkzeugeinheit 44a ist mittels der Schnittstellenvorrichtung 46a mit dem autonomen Arbeitsgerät 10a, insbesondere der Manipulatoreinheit 72a der Bearbeitungseinheit 12a, verbunden. Die Schnittstellenvorrichtung 46a weist eine Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a zumindest zu einer mechanischen Verbindung der Werkzeugeinheit 44a mit dem autonomen Arbeitsgerät 10a, insbesondere der Manipulatoreinheit 72a, auf. Die Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a ist an der Manipulatoreinheit 72a, vorzugsweise an einem freien Ende 118a der Manipulatoreinheit 72a, angeordnet. Die Werkzeugeinheit 44a, insbesondere die Schnittstellenvorrichtung 46a, ist an dem freien Ende 118a der Manipulatoreinheit 72a angeordnet. Es ist denkbar, dass die Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a zu einem rotatorischen Antrieb, einem oszillatorischen Antrieb oder dergleichen der Werkzeugeinheit 44a, insbesondere des Werkzeugs, ausgebildet ist.
Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, einen für das Objekt 68a geplanten Bearbeitungsschritt 158a durch die Bearbeitungseinheit 12a in Abhängigkeit von zumindest einer Oberflächenkenngröße zumindest eines Teils einer Oberfläche 84a des zu bearbeitenden Objekts 68a zu blockieren oder freizugeben. Der Bearbeitungsplan weist zumindest den Bearbeitungsschritt 158a auf. Der Teil der Oberfläche 84a weist zumindest eine in dem Bearbeitungsschritt 158a zu bearbeitende Fläche auf. Befindet sich insbesondere die zu dem Teil der Oberfläche 84a ermittelte Oberflächenkenngröße innerhalb eines Grenzbereichs zu einem Soll-Wert der Oberflächenkenngröße des Teils der Oberfläche 84a ist die Steuereinheit 16a dazu vorgesehen, den geplanten Bearbeitungsschritt 158a freizugeben. Befindet sich insbesondere die zu dem Teil der Oberfläche 84a ermittelte Oberflächenkenngröße außerhalb eines Grenzbereichs zu dem Soll-Wert der Oberflächenkenngröße des Teils der Oberfläche 84a ist die Steuereinheit 16a dazu vorgesehen, den geplanten Bearbeitungsschritt 158a zu blockieren. Der Soll-Wert der Oberflächenkenngröße des Teils der Oberfläche 84a und/oder der zugehörige Grenzbereich sind beispielsweise auf dem Speicherelement der Steuereinheit 16a hinterlegt, insbesondere in dem Arbeitsumgebungsmodell.
Die Oberflächenkenngröße beinhaltet zumindest eine Information zu einer Ebenheit des Teils der Oberfläche 84a. Die Ebenheit einer Fläche entspricht insbesondere einem Wert eines Abstands von zwei zueinander parallel angeordneten Ebenen, welche in einem minimalen Abstand zueinander angeordnet sind, bei welchem eine Gesamtheit der Fläche innerhalb der zwei Ebenen angeordnet ist. Ferner ist alternativ oder zusätzlich denkbar, dass die Oberflächenkenngröße eine Information zu einem Material des Teils der Oberfläche 84a oder dergleichen aufweist. Die Oberflächenkenngröße oder eine Information zur Ermittlung der Oberflächenkenngröße ist durch die Erfassungseinheit 30a, insbesondere die Lidareinheit der Erfassungseinheit 30a, erfassbar. Eine Ausrichtung der Erfassungseinheit 30a ist vorzugsweise veränderbar, insbesondere einstellbar. Bevorzugt weist die Erfassungseinheit 30a eine Einstelleinheit (hier nicht dargestellt) zu einer Einstellung einer Ausrichtung der Erfassungseinheit 30a auf. Die Einstelleinheit 30a weist bevorzugt einen Stellmotor auf. Die Einstelleinheit 30a ist vorzugsweise zumindest steuerungstechnisch mit der Steuereinheit 16a verbunden. Alternativ ist denkbar, dass die Erfassungseinheit 30a derart an der Bearbeitungseinheit 12a, insbesondere an der Manipulatoreinheit 72a, angeordnet ist, dass eine Ausrichtung der Erfassungseinheit 30a mittels der Manipulatoreinheit 72a veränderbar, insbesondere einstellbar, ist. Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, eine Ausrichtung der Erfassungseinheit 30a, insbesondere durch eine Ansteuerung der Einstelleinheit, zumindest zu einem Erfassen der zumindest einen Oberflächenkenngröße einzustellen. Alternativ ist denkbar, dass das autonome Arbeitsgerät 10a eine weitere, insbesondere zu der Erfassungseinheit 30a separate, Erfassungseinheit, insbesondere eine weitere Lidareinheit oder dergleichen, zum Erfassen der Oberflächenkenngröße oder der Information zur Ermittlung der Oberflächenkenngröße aufweist.
Befindet sich die zu dem Teil der Oberfläche 84a ermittelte Ebenheit innerhalb eines Grenzbereichs zu einem Soll-Wert der Ebenheit des Teils der Oberfläche 84a ist die Steuereinheit 16a dazu vorgesehen, den geplanten Bearbeitungsschritt 158a freizugeben. Befindet sich die zu dem Teil der Oberfläche 84a ermittelte Ebenheit außerhalb eines Grenzbereichs zu dem Soll-Wert der Ebenheit des Teils der Oberfläche 84a ist die Steuereinheit 16a dazu vorgesehen, den geplanten Bearbeitungsschritt 158a zu blockieren. Der Soll-Wert der Ebenheit des Teils der Oberfläche 84a und/oder der zugehörige Grenzbereich sind beispielsweise auf dem Speicherelement der Steuereinheit 16a hinterlegt, insbesondere in dem Arbeitsumgebungsmodell.
Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, den für das Objekt 68a geplanten Bearbeitungsschritt 158a durch die Bearbeitungseinheit 12a in Abhängigkeit von einer Hindernisdetektion in einem Bearbeitungsbereich 86a des Teils der Oberfläche 84a des Objekts 68a freizugeben oder zu blockieren. Mittels der Hindernisdetektion ist eine Information zu Hindernisobjekten 96a in dem Bearbeitungsbereich 86a erfassbar. Die Erfassungseinheit 30a, insbesondere die Lidareinheit der Erfassungseinheit 30a, ist zu einem Erfassen von Hindernisobjekten 96a bei der Hindernisdetektion vorgesehen. Alternativ ist denkbar, dass das autonome Arbeitsgerät 10a eine weitere, insbesondere zu der Erfassungseinheit 30a separate, Erfassungseinheit zur Hindernisdetektion aufweist.
Der Bearbeitungsbereich 86a ist ein Teil der Arbeitsumgebung 26a, insbesondere ein Bereich um den Teil der Oberfläche 84a, in welchem sich das autonome Arbeitsgerät 10a, insbesondere die Bearbeitungseinheit 12a und/oder die Fortbewegungseinheit 14a bei der Bearbeitung des Objekts 68a, insbesondere bei der Durchführung des geplanten Bearbeitungsschritts 158a, bewegt. Der Teil der Oberfläche 84a ist Teil des Bearbeitungsbereichs 86a. Bei einer Feststellung eines Hindernisobjekts 96a in dem Bearbeitungsbereich 86a bei der Hindernisdetektion ist die Steuereinheit 16a dazu vorgesehen, den geplanten Bearbeitungsschritt 158a zu blockieren. Ist bei der Hindernisdetektion feststellbar, dass der Bearbeitungsbereich 86a frei ist von Hindernisobjekten 96a, ist die Steuereinheit 16a dazu vorgesehen, den geplanten Bearbeitungsschritt 158a freizugeben.
Befindet sich die zu dem Teil der Oberfläche 84a ermittelte Ebenheit außerhalb eines Grenzbereichs zu einem Soll-Wert der Ebenheit des Teils der Oberfläche 84a ist die Steuereinheit 16a dazu vorgesehen, den geplanten Bearbeitungsschritt 158a zu blockieren. Der Soll-Wert der Ebenheit des Teils der Oberfläche 84a und/oder der zugehörige Grenzbereich sind beispielsweise auf dem Speicherelement der Steuereinheit 16a hinterlegt, insbesondere in dem Arbeitsumgebungsmodell.
Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von der Hindernisdetektion gesperrte Bewegungsbereiche für die Bearbeitungseinheit 12a zu bestimmen. Bei einer Feststellung eines Hindernisobjekts 96a in einem Bereich in der Arbeitsumgebung 26a, ist die Steuereinheit 16a dazu vorgesehen, den Bereich als gesperrten Bewegungsbereich zu klassifizieren. Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12a und/oder die Fortbewegungseinheit 14a derart anzusteuern, dass sich das autonome Arbeitsgerät 10a, insbesondere die Bearbeitungseinheit 12a und/oder die Fortbewegungseinheit 14a, stets außerhalb von als gesperrten Bewegungsbereichen klassifizierten Bereichen der Arbeitsumgebung 26a befinden. Eine Information zu gesperrten Bewegungsbereichen ist beispielsweise auf dem Speicherelement der Steuereinheit 16a hinterlegbar, insbesondere in dem Arbeitsumgebungsmodell.
Die Steuereinheit 16a ist dazu vorgesehen, zumindest eine Information aus der Hindernisdetektion mit dem Arbeitsumgebungsmodell abzugleichen. Durch einen Abgleich einer Information aus der Hindernisdetektion mit dem Arbeitsumgebungsmodell ist feststellbar, ob ein bei der Hindernisdetektion festgestelltes Hindernis in dem Arbeitsumgebungsmodell bekannt ist.
Es ist denkbar, dass die Steuereinheit 16a dazu vorgesehen ist, den geplanten Bearbeitungsschritt 158a in Abhängigkeit von einem Abgleich einer Information aus der Hindernisdetektion mit dem Arbeitsumgebungsmodell freizugeben oder zu blockieren. Beispielsweise ist denkbar, dass die Steuereinheit 16a den geplanten Bearbeitungsschritt 158a freigibt, wenn der Abgleich einer Information aus der Hindernisdetektion mit dem Arbeitsumgebungsmodell ergibt, dass ein bei der Hindernisdetektion festgestelltes Hindernisobjekt 96a bereits im Arbeitsumgebungsmodell bekannt ist. Es ist beispielsweise auch denkbar, dass die Steuereinheit 16a dazu vorgesehen ist, den geplanten Bearbeitungsschritt 158a zu blockieren, wenn ein bei der Hindernisdetektion festgestelltes Hindernisobjekt 96a in dem Arbeitsumgebungsmodell unbekannt ist.
Ferner ist denkbar, dass die Steuereinheit 16a dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einem Abgleich des Arbeitsumgebungsmodells mit der Information aus der Hindernisdetektion eine Korrektur des geplanten Bearbeitungsschritts 158a vorzunehmen. Beispielsweise ist denkbar, dass durch den Abgleich des Arbeitsumgebungsmodells mit der Information aus der Hindernisdetektion eine Positionsabweichung eines in dem Arbeitsumgebungsmodell bekannten Hindernisobjekts 96a von dem mittels der Erfassungseinheit 30a in der Arbeitsumgebung 26a erfassten Hindernisobjekt 96a durch die Steuereinheit 16a feststellbar ist. Beispielsweise ist die Steuereinheit 16a dazu vorgesehen, eine Bearbeitungskoordinate, einen Bearbeitungswinkel, eine Bearbeitungsdauer, eine Bearbeitungsintensität oder dergleichen des geplanten Bearbeitungsschritts 158a in Abhängigkeit von dem Abgleich des Arbeitsumgebungsmodells mit der Information aus der Hindernisdetektion, insbesondere in Abhängigkeit von einer mittels der Steuereinheit 16a festgestellten Positionsabweichung eines in dem Arbeitsumgebungsmodell bekannten Hindernisobjekts 96a von dem mittels der Erfassungseinheit 30a in der Arbeitsumgebung 26a erfassten Hindernisobjekt 96a, zu korrigieren.
Die Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a ist zur Anordnung unterschiedlicher Schnittstellenfunktionsmodule modular erweiterbar ausgebildet. Die Schnittstellenmodule sind lösbar an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a befestigbar. Es ist denkbar, dass zumindest ein Teil der Schnittstellenmodule werkzeuglos an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a und/oder werkzeuglos von der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a lösbar ist. Zumindest ein Teil der Schnittstellenmodule ist in einem an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a angeordneten Zustand datentechnisch und/oder steuerungstechnisch mit der Steuereinheit 16a verbunden, insbesondere kabellos und/oder kabellos. Die Steuereinheit 16a ist zur Ansteuerung zumindest eines Teils der Schnittstellenmodule vorgesehen. Die Werkzeugeinheit 44a ist in einem an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a angeordneten Zustand der Werkzeugeinheit 44a datentechnisch und/oder steuerungstechnisch mit der Steuereinheit 16a verbunden, insbesondere kabellos und/oder kabelgebunden. Es ist denkbar, dass zumindest ein Teil der Schnittstellenmodule zumindest ein Ventil zur Funktionssteuerung des jeweiligen Schnittstellenmoduls aufweist. Es ist denkbar, dass die Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a, insbesondere die Steuereinheit 16a, dazu eingerichtet ist, automatisch eine Verbindung mit einem der Schnittstellenmodule zu erkennen. Ferner ist denkbar, dass die Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a, insbesondere die Steuereinheit 16a, dazu eingerichtet ist, ein mit der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a verbundenes Schnittstellenmodul automatisch zu identifizieren.
Die Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a weist zumindest eine Modulschnittstelle (hier nicht dargestellt), bevorzugt mehrere Modulschnittstellen, zu einer Befestigung zumindest eines Schnittstellenmoduls, vorzugsweise mehreren Schnittstellenmodulen, auf. Die zumindest eine Modulschnittstelle ist vorzugsweise zumindest zu einer mechanischen Verbindung mit zumindest einem der Schnittstellenmodule eingerichtet. Es ist denkbar, dass die zumindest eine Modulschnittstelle zu einer elektrischen Verbindung mit zumindest einem der Schnittstellenmodule eingerichtet ist, beispielsweise zu einer elektrischen Energieversorgung des zumindest einen an der Modulschnittstelle anordenbaren Schnittstellenmoduls. Vorzugsweise ist die zumindest eine Modulschnittstelle zu einer datentechnischen und/oder steuerungstechnischen Verbindung mit zumindest einem an der Modulschnittstelle angeordneten Schnittstellenmodul eingerichtet.
Die Schnittstellenvorrichtung 46a weist ein Sensorikmodul 50a zu einem Erfassen einer Umgebungskenngröße und/oder der Werkzeugeinheit 44a auf. Das Sensorikmodul 50a ist eines der oben genannten Schnittstellenmodule. Alternativ ist auch denkbar, dass die Schnittstellenvorrichtung 46a frei von einem Sensorikmodul 50a ausgebildet ist. Die Umgebungskenngröße kann beispielsweise eine Information zu einem Abstand der Werkzeugeinheit 44a zu dem zu bearbeitenden Objekt 68a oder einem anderen Objekt in der Arbeitsumgebung 26a aufweisen, eine Temperatur, insbesondere eine Temperatur des Objekts 68a, eines anderen Objekts und/oder einer Umgebungsluft, eine Luftfeuchtigkeit, eine auf die Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a wirkende Kraft, beispielsweise bei einem Bearbeiten des Objekts 68a mittels der Bearbeitungseinheit 12a, eine Information zu einer Gaszusammensetzung in der Umgebungsluft, insbesondere zu Gefahrengasen in der Umgebungsluft, einen Umgebungsluftdruck, eine Information zu im Arbeitsbereich 26a befindlichen Personen, eine Kombination dieser oder dergleichen aufweisen.
Das Sensorikmodul 50a kann beispielsweise eine, zumindest mechanische und/oder elektrische, Verbindung der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a mit der Werkzeugeinheit 44a erfassen. Das Sensorikmodul 50a ist in einem an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a angeordneten Zustand des Sensorikmoduls 50a zumindest datentechnisch mit der Steuereinheit 16a verbunden, insbesondere kabellos und/oder kabelgebunden. Das Sensorikmodul 50a weist vorzugsweise eine optische Sensoreinheit auf, beispielsweise eine Lidareinheit, ein Laserinterferometer oder dergleichen, und/oder eine kapazitive Sensoreinheit auf, bevorzugt um die Werkzeugeinheit 44a zu erfassen, insbesondere eine Information zu einer Verbindung der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a mit der Werkzeugeinheit 44a zu erfassen. Die optische Sensoreinheit kann zu einem Erfassen einer Information zu einem Abstand der Werkzeugeinheit 44a zu dem zu bearbeitenden Objekt 68a oder einem anderen Objekt in der Arbeitsumgebung 26a oder dergleichen vorgesehen sein. Sensorelemente des Sensorikmoduls 50a, insbesondere die optische Sensoreinheit, sind relativ zu der Werkzeugeinheit 44a und/oder der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a schwingungsentkoppelt an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass das Sensorikmodul 50a einen Temperatursensor, einen Feuchtigkeitssensor, ein Barometer, ein Kraftsensor, ein Gassensor oder dergleichen oder eine Kombination dieser aufweist.
Die Schnittstellenvorrichtung 46a weist ein Energieversorgungsmodul 52a zu einer Energieübertragung an die an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a angeordnete Werkzeugeinheit 44a, insbesondere die Handwerkzeugmaschine 122a, auf. Das Energieversorgungsmodul 52a ist eines der oben genannten Schnittstellenmodule. Alternativ ist auch denkbar, dass die Schnittstellenvorrichtung 46a frei von einem Energieversorgungsmodul 52a ausgebildet ist. Über das Energieversorgungsmodul 52a ist die Werkzeugeinheit 44a, insbesondere die Handwerkzeugmaschine 122a, mit elektrischer Energie versorgbar. Das Energieversorgungsmodul 52a weist zumindest eine elektrische Schnittstelle (hier nicht dargestellt) zu einer elektrischen Verbindung mit der Werkzeugeinheit 44a, vorzugsweise der Handwerkzeugmaschine 122a, insbesondere einem Netzkabel oder einer Akkupackschnittstelle, der Werkzeugeinheit 44a, insbesondere der Handwerkzeugmaschine 122a, auf. Es ist denkbar, dass das Energieversorgungsmodul 52a Energie, insbesondere elektrische Energie, aus einem Energiespeicher (hier nicht dargestellt) des autonomen Arbeitsgeräts 10a bezieht und/oder dass das Energieversorgungsmodul 52a einen eigenen Energiespeicher, beispielsweise einen Akku, eine Batterie, ein Solarmodul oder dergleichen, aufweist. Es ist denkbar, dass das Energieversorgungsmodul 52a steuerungstechnisch und/oder datentechnisch mit der Steuereinheit 16a verbunden ist, insbesondere kabellos und/oder kabelgebunden, vorzugsweise zumindest in einem an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a angeordneten Zustand des Energieversorgungsmoduls 52a. Alternativ ist denkbar, dass das Energieversorgungsmodul 52a frei von einer datentechnischen und/oder steuerungstechnischen Verbindung mit der Steuereinheit 16a ausgebildet ist.
Die Schnittstellenvorrichtung 46a weist ein Fluidübertragungsmodul 54a zu einer Übertragung eines Fluids von dem an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a angeordneten Werkzeugeinheit 44a, insbesondere von der Handwerkzeugmaschine 122a, auf. Das Fluidübertragungsmodul 54a ist eines der oben genannten Schnittstellenmodule. Alternativ ist auch denkbar, dass die Schnittstellenvorrichtung 46a frei von einem Fluidübertragungsmodul 54a ausgebildet ist. Das Fluidübertragungsmodul 54a ist eines der Schnittstellenmodule. Das Fluidübertragungsmodul 54a weist zumindest eine fluidtechnische Schnittstelle (hier nicht dargestellt) zu einer fluidtechnischen Verbindung mit einem Absaugelement 136a, beispielsweise einem Schlauch, einem Rohr, einem Luftanschlussstutzen oder dergleichen, der Werkzeugeinheit 44a, insbesondere der Handwerkzeugmaschine 122a, auf. Das Fluidübertragungsmodul 54a ist zu einem Absaugen eines, insbesondere durch ein Bearbeiten des Objekts 68a durch die Bearbeitungseinheit 12a, insbesondere die Werkzeugeinheit 44a, erzeugbaren Abtrags vorgesehen. Das Fluidübertragungsmodul 54a weist eine weitere fluidtechnische Schnittstelle (hier nicht dargestellt) zu einer fluidtechnischen Verbindung mit einer Absaugeinheit (hier nicht dargestellt), insbesondere einem Absaugschlauch 140a der Absaugeinheit, auf. Es ist denkbar, dass die Absaugeinheit Teil des autonomen Arbeitsgeräts 10a ist oder, dass die Absaugeinheit separat zu dem autonomen Arbeitsgerät 10a ausgebildet ist. Alternativ ist auch denkbar, dass das Fluidübertragungsmodul 54a die Absaugeinheit aufweist. Die Absaugeinheit weist beispielsweise ein Gebläse oder dergleichen auf, um insbesondere einen Luftstrom zum Absaugen eines Abtrags zu erzeugen. Es ist denkbar, dass die Absaugeinheit als ein Staubsauger oder dergleichen ausgebildet ist. Das Fluidübertragungsmodul 54a ist dazu vorgesehen, die Werkzeugeinheit 44a, insbesondere das Absaugelement 136a, mit der Absaugeinheit zu verbinden. Es ist denkbar, dass das Fluidübertragungsmodul 54a zumindest ein Ventil zur Funktionssteuerung des Fluidübertragungsmoduls 54a aufweist, insbesondere um eine Fluidübertragung durch das Fluidübertragungsmodul 54a zu regeln, vorzugsweise freizugeben und/oder zu blockieren. Es ist denkbar, dass das Fluidübertragungsmodul 54a, insbesondere das Ventil des Fluidübertragungsmoduls 54a, steuerungstechnisch und/oder datentechnisch mit der Steuereinheit 16a verbunden ist, vorzugsweise zumindest in einem an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a angeordneten Zustand des Fluidübertragungsmoduls 54a.
Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass das Fluidübertragungsmodul 54a dazu eingerichtet ist, ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, und/oder Luft, zu der an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a angeordneten Werkzeugeinheit 44a zu übertragen, beispielsweise zu einer Reinigung des Werkzeugs und/oder des zu bearbeitenden Objekts 68a, insbesondere bei einer Bearbeitung durch die Bearbeitungseinheit 12a, insbesondere die Werkzeugeinheit 44a. Beispielsweise weist die Werkzeugeinheit 44a eine Ausblaslanze (hier nicht dargestellt) oder dergleichen auf, die dazu vorgesehen ist, Abtrag aus einem mittels der Bearbeitungseinheit 12a erzeugten Bohrloch zu blasen, vorzugsweise mittels einer über das Fluidübertragungsmodul 54a übertragenen Luft.
Ferner ist alternativ oder zusätzlich denkbar, dass das Fluidübertragungsmodul 54a zu einem fluidtechnischen Antrieb einer an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a angeordneten, insbesondere fluidtechnisch antreibbar ausgebildeten, Werkzeugeinheit 44a vorgesehen ist. Es ist beispielsweise denkbar, dass eine pneumatisch antreibbare Werkzeugeinheit 44a mittels des Fluidübertragungsmoduls 54a pneumatisch antreibbar ist oder über das Fluidübertragungsmodul 54a mit einer pneumatischen Antriebseinheit verbindbar ist. Die pneumatische Antriebseinheit kann Teil des autonomen Arbeitsgeräts 10a oder separat zu dem autonomen Arbeitsgerät 10a ausgebildet sein. Beispielsweise ist auch denkbar, dass eine hydraulisch antreibbare Werkzeugeinheit 44a mittels des Fluidübertragungsmoduls 54a hydraulisch antreibbar ist oder über das Fluidübertragungsmodul 54a mit einer hydraulischen Antriebseinheit verbindbar ist. Die hydraulische Antriebseinheit kann Teil des autonomen Arbeitsgeräts 10a oder separat zu dem autonomen Arbeitsgerät 10a ausgebildet sein.
Die Schnittstellenvorrichtung 46a weist ein Detektionsmodul 56a zur Identifikation der an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a angeordneten Werkzeugeinheit 44a, insbesondere der Handwerkzeugmaschine 122a, auf. Das Detektionsmodul 56a ist eines der oben genannten Schnittstellenmodule. Alternativ ist auch denkbar, dass die Schnittstellenvorrichtung 46a frei von einem Detektionsmodul 56a ausgebildet ist. Das Detektionsmodul 56a ist zumindest in einem an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a angeordneten Zustand mit der Steuereinheit 16a datentechnisch verbunden, insbesondere kabellos und/oder kabelgebunden. Das Detektionsmodul 56a kann beispielsweise mittels RFID, mechanischer Codierung, optischer Detektion oder dergleichen die Werkzeugeinheit 44a zumindest in einem an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a angeordneten Zustand der Werkzeugeinheit 44a identifizieren. Das Detektionsmodul 56a ist beispielsweise dazu eingerichtet, bei der Identifikation der Werkzeugeinheit 44a zumindest einen Werkzeugtyp, eine Seriennummer oder dergleichen der Werkzeugeinheit 44a, insbesondere der Handwerkzeugmaschine 122a, zu identifizieren.
Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Schnittstellenvorrichtung 46a ein Materialzuführungsmodul 58a zu einer Zuführung von Material an die an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a angeordnete Werkzeugeinheit 44a aufweist. Das Materialzuführungsmodul 58a ist eines der oben genannten Schnittstellenmodule. Beispielsweise ist das Materialzuführungsmodul 58a zu einem Zuführen von Dübeln, Farbe, Klebstoff, Beton oder dergleichen eingerichtet. Es ist denkbar, dass das Materialzuführungsmodul 58a mit einem Materialreservoir verbunden ist, welches beispielsweise Teil des autonomen Arbeitsgeräts 10a ist oder separat zu dem autonomen Arbeitsgerät 10a ausgebildet ist, oder selbst ein Materialreservoir aufweist. Das Materialreservoir weist insbesondere das über das Materialzuführungsmodul 58a an die Werkzeugeinheit 44a zu fördernde Material auf. Beispielsweise ist ein Material mittels einer Fördereinheit, insbesondere einer Pumpe, einem Kompressor oder dergleichen, über das Materialzuführungsmodul 58a an die Werkzeugeinheit 44a zuführbar. Es ist denkbar, dass die Fördereinheit Teil des Materialzuführungsmoduls 58a, Teil des autonomen Arbeitsgeräts 10a oder separat zu dem autonomen Arbeitsgerät 10a ausgebildet ist. Es ist denkbar, dass das Materialzuführungsmodul zumindest ein Ventil zur Funktionssteuerung des Materialzuführungsmoduls 58a aufweist, insbesondere um eine Materialübertragung durch das Materialzuführungsmodul 58a zu regeln, vorzugsweise freizugeben oder zu blockieren. Es ist denkbar, dass das Materialzuführungsmodul 58a, insbesondere das Ventil des Materialzuführungsmoduls 58a, steuerungstechnisch und/oder datentechnisch mit der Steuereinheit 16a verbunden ist, vorzugsweise zumindest in einem an der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a angeordneten Zustand des Materialzuführungsmoduls 58a.
Eine Verbindung der Werkzeugeinheit 44a mit der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a ist manuell und/oder zumindest teilautomatisiert herstellbar und/oder lösbar. Es ist denkbar, dass das autonome Arbeitsgerät 10a ein Werkzeugmagazin (hier nicht dargestellt) aufweist. Alternativ ist denkbar, dass das Werkzeugmagazin separat zu dem autonomen Arbeitsgerät 10a ausgebildet ist, vorzugsweise stationär in der Arbeitsumgebung 26a positioniert ist. Das Werkzeugmagazin weist beispielsweise eine Vielzahl an unterschiedlichen Werkzeugeinheiten auf. Die Schnittstellenvorrichtung 46a ist derart ausgebildet, dass die Werkzeugeinheiten aus dem Werkzeugmagazin manuell und/oder automatisch mit der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a koppelbar sind. Zumindest eine mechanische Verbindung der Werkzeugeinheit 44a mit der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a ist beispielsweise mittels einer Rastverbindung, einer Klemmverbindung, einem Bajonettverschluss oder dergleichen herstellbar. Die Rastverbindung kann beispielsweise durch einen Rasthaken und/oder eine Kugelraste erfolgen. Eine Verbindung der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a mit der Werkzeugeinheit 44a basiert vorzugsweise auf dem Poka-Yoke-Prinzip. Es ist denkbar, dass die Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a einen Stellmotor oder dergleichen zu einem automatischen Lösen der Verbindung zwischen der Werkzeugeinheit 44a und der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die mechanische Verbindung zwischen der Werkzeugeinheit 44a und der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a automatisch durch mechanische Kontaktierung der Werkzeugeinheit 44a und/oder der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a mit einem Objekt automatisch lösbar ist.
Die Schnittstellenvorrichtung 46a weist eine Reinigungseinheit 60a auf. Die Reinigungseinheit 60a ist dazu vorgesehen, die Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a und/oder die Werkzeugeinheit 44a bei einem Verbinden der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a mit der Werkzeugeinheit 44a zumindest teilweise automatisch zu reinigen. Die Reinigungseinheit 60a ist zu einer fluidtechnischen Reinigung eingerichtet. Die Reinigungseinheit 60a weist einen Fluidkanal 142a auf. Der Fluidkanal verläuft vorzugsweise zumindest teilweise durch die Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a. Durch eine Annäherung der Werkzeugeinheit 44a an die Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a ist ein Luftstrom in dem Fluidkanal erzeugbar, welcher insbesondere zur Reinigung der Werkzeugeinheit 44a und/oder der Roboter-Werkzeug-Verbindungseinheit 48a nutzbar ist. Alternativ ist auch denkbar, dass die Schnittstellenvorrichtung 46a frei von einer Reinigungseinheit 60a ausgebildet ist. Es ist denkbar, dass die Reinigungseinheit 60a als eines der Schnittstellenmodule ausgebildet ist.
4 zeigt einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten des Objekts 68a, insbesondere zu einem zumindest teilweise automatischen Erzeugen von Bohrlöchern in dem Objekt 68a mittels des autonomen Arbeitsgeräts 10a, insbesondere mittels der Bearbeitungseinheit 12a.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Klassifizierungsschritt 100a, wird in Abhängigkeit von einem Abgleich der Soll-Kenngröße des zumindest einen Prüfobjekts 18a in der Arbeitsumgebung der Bearbeitungseinheit 12a und der Ist-Kenngröße des zumindest einen Prüfobjekts 18a das Prüfobjekt 18a als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a klassifiziert.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Überprüfungsschritt 98a, wird ein Bedarf an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen 22a überprüft. Vorzugsweise werden, insbesondere in dem Überprüfungsschritt 98a, Teilbereiche 90a, 92a der Arbeitsumgebung 26a mittels der Steuereinheit 16a identifiziert, in welchen eine Lokalisierung der Bearbeitungseinheit 12a anhand des zumindest einen Prüfobjekts 18a möglich ist. Insbesondere wird, vorzugsweise in dem Überprüfungsschritt 98a, überprüft, ob in den für die Bearbeitung des Objekts 68a, insbesondere für die Durchführung des Bearbeitungsplans, relevanten Teilbereichen 90a, 92a, vorzugsweise ob an den für die Bearbeitung des Objekts 68a, insbesondere für die Durchführung des Bearbeitungsplans, relevanten Stützstellen 28a, 94a eine Lokalisierung der Bearbeitungseinheit 12a anhand des zumindest einen als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a klassifizierten Prüfobjekts 18a möglich ist.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Montageplanungsschritt 102a, wird zumindest in Abhängigkeit von einer Überprüfung des Bedarfs an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen 22a eine Soll-Montageposition für das zumindest eine zusätzliche Lokalisierungsreferenzelement22a mittels der Steuereinheit 16a ermittelt. Es ist denkbar, dass in einem Verfahrensschritt, insbesondere in dem Montageplanungsschritt 102, eine für das zumindest eine zusätzliche Lokalisierungsreferenzelement 22a ermittelte Soll-Montageposition über die Ausgabeeinheit ausgegeben, auf die Soll-Montageposition in der Arbeitsumgebung 26a projiziert und/oder in dem Arbeitsumgebungsmodell hinterlegt wird.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Montageschritt 134a, wird das zumindest eine zusätzliche Lokalisierungsreferenzelement 22a an der Soll-Montageposition des zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelements 22a befestigt, beispielsweise manuell durch einen Nutzer oder automatisch durch das autonome Arbeitsgerät 10a, insbesondere durch die Bearbeitungseinheit 12a.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Arbeitsschritt 104a, wird das Objekt 68a mittels der Bearbeitungseinheit 12a bearbeitet. In dem Objekt 68a wird, insbesondere in dem Arbeitsschritt 104a, zumindest ein Bohrloch mittels der Bearbeitungseinheit 12a erzeugt. Die Bearbeitungseinheit 12a und/oder die Fortbewegungseinheit 14a wird, insbesondere in dem Arbeitsschritt 104a, bei dem Bearbeiten des Objekts 68a und/oder zur Lokalisierung in der Arbeitsumgebung in Abhängigkeit von dem zumindest einen als Lokalisierungsreferenzobjekt 20a klassifizierten Prüfobjekt 18a und/oder in Abhängigkeit von dem zumindest einen zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelement22a von der Steuereinheit 16a angesteuert.
5 zeigt einen schematischen Ablauf eines Verfahrens, insbesondere des Arbeitsschritts 104a aus 4, zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten des Objekts 68a, insbesondere zu einem zumindest teilweise automatischen Erzeugen von Bohrlöchern in dem Objekt 68a mittels des autonomen Arbeitsgeräts 10a. In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Freigabeschritt 138a, wird der für das Objekt 68a geplante Bearbeitungsschritt 158a durch die Bearbeitungseinheit 12a in Abhängigkeit von zumindest einer Oberflächenkenngröße zumindest eines Teils der Oberfläche 84a des Objekts 68a blockiert oder freigegeben.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Korrekturschritt 106a, wird der geplante Bearbeitungsschritt in Abhängigkeit von dem Abgleich der Information aus der Hindernisdetektion in dem Bearbeitungsbereich 86a der Bearbeitungseinheit 12a mit dem Arbeitsumgebungsmodell korrigiert.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in dem Bearbeitungsschritt 158a, wird der geplante, und insbesondere gegebenenfalls in dem Korrekturschritt 106a korrigierte, Bearbeitungsschritt 158a durchgeführt.
In den 6 bis 13 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 5, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 5 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 6 bis 13 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis e ersetzt.
6 zeigt ein System 36b mit einem autonomen Arbeitsgerät Alternativ ist auch denkbar, dass das Arbeitsgerät 10b als manuelles Arbeitsgerät 10b ausgebildet ist. und mit zumindest einem Lokalisierungsreferenzelement 22b. Das autonome Arbeitsgerät 10b ist als ein Baustellenroboter, insbesondere als ein Bohrroboter, ausgebildet. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das autonome Arbeitsgerät 10b als ein von einem Bohrroboter verschiedener Baustellenroboter, beispielsweise als ein Malerroboter, als ein Fensterputzroboter, als ein Kehrmaschinenroboter, als ein Außenbereichsroboter, beispielsweise als ein Mulchroboter, als ein Heckenschneidroboter, als ein Schneeräumroboter, als ein Sammelroboter, insbesondere zum Sammeln von Blättern, Zweigen oder dergleichen, als eine Kombination dieser oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes autonomes Arbeitsgerät 10b ausgebildet ist. Das autonome Arbeitsgerät 10b weist eine Bearbeitungseinheit 12b auf. Die Bearbeitungseinheit 12b weist eine Bohreinheit 88b auf, ist insbesondere als eine Bohreinheit 88b ausgebildet. Das autonome Arbeitsgerät 10b weist eine Fortbewegungseinheit 14b zu einem Fortbewegen der Bearbeitungseinheit 12b auf. Das autonome Arbeitsgerät 10b weist eine Steuereinheit 16b zumindest zu einer Ansteuerung der Bearbeitungseinheit 12b auf.
Das autonome Arbeitsgerät 10b weist eine an der Fortbewegungseinheit 14b angeordnete Erfassungseinheit 30b zur Erfassung des zumindest einen Lokalisierungsreferenzelements 22b auf. Die Erfassungseinheit 30b weist beispielsweise einen Theodolit, einen Tachymeter oder dergleichen zu einem Erfassen des Lokalisierungsreferenzelements 22b auf. Die Erfassungseinheit 30b, insbesondere der Theodolit oder das Tachymeter, ist zu einem automatischen Erfassen des Lokalisierungsreferenzelements 22b eingerichtet, insbesondere mittels der Steuereinheit 16b. Das Lokalisierungsreferenzelement 22b ist beispielsweise als Reflexionsmarker, insbesondere als Tripelspiegel, als reflektierende Folien, oder dergleichen ausgebildet.
Die Steuereinheit 16b ist dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12b und/oder die Fortbewegungseinheit 14b zu einer Bewegung der Bearbeitungseinheit 12b und/oder der Fortbewegungseinheit 14b einer der Arbeitsumgebung 26b und/oder zu einem Bearbeiten eines Objekts 68b durch die Bearbeitungseinheit 12b in Abhängigkeit von dem zumindest einen in der Arbeitsumgebung 26b angeordneten Lokalisierungsreferenzelement 22b anzusteuern. Alternativ oder zusätzlich ist jedoch auch denkbar, dass die Erfassungseinheit 30b eine Lidareinheit, eine Stereokamera, eine Time-of-Flight-Kamera, ein auf Streifenprojektion basiertes Kamerasystem und/oder andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Erfassungsmittel zur Lokalisierung des autonomen Arbeitsgeräts 10b, insbesondere der Fortbewegungseinheit 14b und/oder der Bearbeitungseinheit 12b, aufweist.
Die Steuereinheit 16b ist dazu vorgesehen, die mittels der Erfassungseinheit 30b erfassten Informationen basierend auf einem Simultaneous Localization and Mapping- (SLAM) Verfahren auszuwerten, vorzugsweise zu einer Bewegung des autonomen Arbeitsgeräts 10b, bevorzugt der Bearbeitungseinheit 12b und/oder der Fortbewegungseinheit 14b, zu einer Arbeitsposition des autonomen Arbeitsgeräts 10b, insbesondere der Fortbewegungseinheit 14b. Die Arbeitsposition des autonomen Arbeitsgeräts 10b weist lediglich Informationen zu einer Position des autonomen Arbeitsgeräts 10b, insbesondere der Fortbewegungseinheit 14b, auf. Die Arbeitsposition ist frei von Informationen zu einer Ausrichtung, insbesondere zu Drehlagen, der Bearbeitungseinheit 12b, bevorzugt zu dem Teil der Bearbeitungseinheit 12b. Die Arbeitsposition ist in dem Bearbeitungsplan, insbesondere in dem Arbeitsumgebungsmodell, hinterlegt. Die Steuereinheit 16b ist dazu vorgesehen, das autonome Arbeitsgerät 10b, insbesondere die Bearbeitungseinheit 12b und/oder die Fortbewegungseinheit 14b, in Abhängigkeit von dem Bearbeitungsplan und in Abhängigkeit von den mittels der Erfassungseinheit 30b erfassten Informationen zu der Arbeitsposition zur Bearbeitung des zumindest einen Objekts 68b zu bewegen.
Die Steuereinheit 16b ist dazu vorgesehen, zumindest in Abhängigkeit von dem mittels der Erfassungseinheit 30b erfassten Lokalisierungsreferenzelement 22b eine Position und eine Ausrichtung zumindest eines Teils der Bearbeitungseinheit 12b zu ermitteln. Die Ermittlung einer Position und einer Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit 12b umfasst eine Bestimmung einer Position und sämtlicher Drehlagen des Teils der Bearbeitungseinheit 12b. Der Teil der Bearbeitungseinheit 12b entspricht hier beispielhaft einer Werkzeugeinheit 44b der Bearbeitungseinheit 12b, insbesondere einem Werkzeug, insbesondere einem an einer Handwerkzeugmaschine der Werkzeugeinheit 44b angeordneten Werkzeug, der Werkzeugeinheit 44b. Die Steuereinheit 16b ist dazu vorgesehen, die Position und die Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit 12b nach einem Bewegen des autonomen Arbeitsgeräts 10b, insbesondere der Bearbeitungseinheit 12b und/oder der Fortbewegungseinheit 14b, zu der Arbeitsposition zu bestimmen, bevorzugt bei fester Position der Fortbewegungseinheit 14b.
Das autonome Arbeitsgerät 10b weist eine höhenverstellbare Arbeitsplattform 32b auf. Die Arbeitsplattform 32b ist an der Fortbewegungseinheit 14b angeordnet. Die Erfassungseinheit 30b ist auf der Arbeitsplattform 32b angeordnet. Eine Manipulatoreinheit 72b der Bearbeitungseinheit 12b ist auf der Arbeitsplattform 32b angeordnet. Die Arbeitsplattform 32b ist relativ zu einem Untergrund 150b, auf welchem das autonome Arbeitsgerät 10b, insbesondere die Fortbewegungseinheit 14b, angeordnet ist, höhenverstellbar. Das autonome Arbeitsgerät 10b weist eine Hubeinheit 144b auf. Mittels der Hubeinheit 144b ist die Arbeitsplattform 32b höhenverstellbar. Die Hubeinheit 144b weist eine Teleskopstange 146b auf. Die Teleskopstange 146b ist als eine hydraulische Teleskopstange ausgebildet. Alternativ ist auch denkbar, dass die Hubeinheit 144b mehr als eine Teleskopstange 146b aufweist. Ferner ist alternativ oder zusätzlich denkbar, dass die Hubeinheit 144b einen Scherenhubmechanismus, einen Linearantrieb, beispielsweise eine Zahnstange, eine Schubkette, einen Kugelgewindetrieb, einen Linearmotor, oder dergleichen aufweist. Die Arbeitsplattform 32b ist über die Hubeinheit 144b, insbesondere die Teleskopstange 146b, mit der Fortbewegungseinheit 14b verbunden. Die Hubeinheit 144b ist steuerungstechnisch mit der Steuereinheit 16b verbunden, insbesondere kabellos und/oder kabelgebunden. Die Hubeinheit 144b ist Teil der Bearbeitungseinheit 12b. Alternativ ist auch denkbar, dass die Arbeitsplattform 32b derart an der Manipulatoreinheit 72b der Bearbeitungseinheit 12b angeordnet ist, dass die Arbeitsplattform 32b mittels der Manipulatoreinheit 72b höhenverstellbar ist. Die Manipulatoreinheit 72b ist als Roboterarm ausgebildet. Die Manipulatoreinheit 72b weist eine Mehrachskinematik auf. Die Manipulatoreinheit 72b weist sechs Freiheitsgrade auf. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass die Manipulatoreinheit 72b weniger als sechs Freiheitsgrade aufweist.
Das autonome Arbeitsgerät 10b weist einen Neigungsmesser 34b auf. Der Neigungsmesser 34b ist zu einer Ermittlung einer Neigung relativ zu einer Aufstellebene 42b des autonomen Arbeitsgeräts 10b, insbesondere der Fortbewegungseinheit 14b, vorgesehen. Die Steuereinheit 16b ist dazu vorgesehen, die Position und die Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit 12b in einem Arbeitsumgebungsmodell in Abhängigkeit von mittels der Erfassungseinheit 30b und des Neigungsmessers 34b ermittelten Messgrößen zu ermitteln. Der Neigungsmesser 34b kann als mechanischer Neigungsmesser, als elektrischer Neigungsmesser oder als digitaler Neigungsmesser ausgebildet sein.
Die Steuereinheit 16b ist dazu vorgesehen, zumindest eine Messgröße des Neigungsmessers 34b zu einem lotrechten Ausrichten der Manipulatoreinheit 72b der Bearbeitungseinheit 12b zu nutzen. Die Steuereinheit 16b ist dazu vorgesehen, ein Koordinatensystem der Manipulatoreinheit 72b in Abhängigkeit von einer mittels des Neigungsmessers 34b ermittelten Neigung der Manipulatoreinheit 72b relativ zu der Aufstellebene 42b in eine lotrechte Lage zu transformieren. Bevorzugt befindet sich das autonome Arbeitsgerät 10b, insbesondere die Fortbewegungseinheit 14b, bei einer Erfassung von Messgrößen durch den Neigungsmesser 34b und/oder die Erfassungseinheit 30b zur Ermittlung einer Position und einer Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit an einer festen Position.
Die Steuereinheit 16b ist dazu vorgesehen, zumindest eine Messgröße des Neigungsmessers 34b zur Unterstützung einer Erfassung des zumindest einen Lokalisierungsreferenzelements 22b zu verarbeiten. Die zumindest eine Messgröße des Neigungsmessers 34b ist unterstützend bei einem automatischen Erfassen des zumindest einen Lokalisierungsreferenzelements 22b durch die Erfassungseinheit 30b mittels der Steuereinheit 16b nutzbar.
Die Steuereinheit 16b ist dazu vorgesehen, einen Bedarf an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen 108b zu überprüfen. Die Steuereinheit 16b ist dazu vorgesehen, einen Bedarf an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen 108b in Abhängigkeit von dem Bearbeitungsplan, insbesondere in Abhängigkeit von der zumindest einen Arbeitsposition, zu überprüfen und/oder zu ermitteln. Die Steuereinheit 16b ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von dem Bearbeitungsplan, vorzugsweise in Abhängigkeit von der zumindest einen Arbeitsposition, und/oder anhand von mittels der Erfassungseinheit 30b ermittelten Informationen zu der Arbeitsumgebung 26b, zumindest einen Bedarf an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen 108b zu ermitteln, welche die Steuereinheit 16b benötigt, um eine Ermittlung der Position und Ausrichtung des Teils der Bearbeitungseinheit 12b in der gesamten Arbeitsumgebung 26b oder in einem hinsichtlich einer Bearbeitung des zumindest einen Objekts 68b relevanten Teils der Arbeitsumgebung 26b zu ermöglichen. Eine Ausdehnung des hinsichtlich einer Bearbeitung des zumindest einen Objekts 68b relevanten Teils der Arbeitsumgebung 26b hängt insbesondere von dem Bearbeitungsplan, vorzugsweise der zumindest einen Arbeitsposition, ab.
Die Steuereinheit 16b ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einer Überprüfung des Bedarfs an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen 108b eine Soll-Montageposition für zumindest ein zusätzliches Lokalisierungsreferenzelement 108b zu bestimmen. Beispielsweise umfasst das autonome Arbeitsgerät 10b eine Ausgabeeinheit (hier nicht dargestellt). Die Ausgabeeinheit ist beispielsweise als eine optische Ausgabeeinheit, eine akustische Ausgabeeinheit, eine haptische Ausgabeeinheit oder als eine Kombination dieser ausgebildet. Die Ausgabeeinheit weist beispielsweise einen Bildschirm, einen Lautsprecher, ein Leuchtelement, beispielsweise eine LED, oder dergleichen auf. Es ist denkbar, dass die Ausgabeeinheit dazu vorgesehen ist, die Soll-Montageposition auszugeben. Beispielsweise ist denkbar, dass die Soll-Montageposition auf einem Bildschirm der Ausgabeeinheit angezeigt ist und/oder dass die Ausgabeeinheit zu einer Projektion der Soll-Montageposition in der Arbeitsumgebung 26b eingerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass das autonome Arbeitsgerät 10b, insbesondere die Bearbeitungseinheit 12b, dazu eingerichtet ist, das zusätzliche Lokalisierungsreferenzelement 108b zumindest teilweise automatisch an der Soll-Montageposition zu befestigen.
Die Steuereinheit 16b ist dazu vorgesehen, eine Ist-Position des zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelements 108b mittels der Erfassungseinheit 30b, insbesondere dem Theodolit oder dem Tachymeter, zu ermitteln. Die Steuereinheit 16b ist dazu vorgesehen, die Ist-Position des zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelements 108b auf dem Speicherelement der Steuereinheit 16b, insbesondere in dem Arbeitsumgebungsmodell, zu speichern. Das zusätzliche Lokalisierungsreferenzelement 108b ist zu einer Lokalisierung des autonomen Arbeitsgeräts 10b, insbesondere der Bearbeitungseinheit 12b und/oder der Fortbewegungseinheit 14b, in der Arbeitsumgebung 26b und/oder zu einer Ermittlung der Position und Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit 12b nutzbar.
7 zeigt einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten des Objekts 68b, insbesondere zu einem zumindest teilweise automatischen Erzeugen von Bohrlöchern in dem Objekt 68b mittels des autonomen Arbeitsgeräts 10b.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Lokalisierungsschritt 160b, wird das autonome Arbeitsgerät 10b, insbesondere die Fortbewegungseinheit 14b, in Abhängigkeit von mittels der Erfassungseinheit 30b erfassten Informationen zu der Arbeitsumgebung 26b, insbesondere in Abhängigkeit von dem zumindest einen Lokalisierungsreferenzelement 22b, in der Arbeitsumgebung 26b bewegt, bevorzugt mittels einer Ansteuerung durch die Steuereinheit 16b. Das autonome Arbeitsgerät 10b, vorzugsweise die Fortbewegungseinheit 14b, wird, insbesondere in dem Lokalisierungsschritt 160b, zu einer Bewegung des autonomen Arbeitsgeräts 10b zu der Arbeitsposition der Bearbeitungseinheit 12b in Abhängigkeit von mittels der Erfassungseinheit 30b erfassten Informationen von der Steuereinheit 16b angesteuert. Es ist denkbar, dass, insbesondere in dem Lokalisierungsschritt 106b, eine mittels des Neigungsmessers 34b ermittelte Messgröße zu einer Unterstützung einer automatischen Erfassung des zumindest einen Lokalisierungsreferenzelements 22b durch die Erfassungseinheit 30b von der Steuereinheit 16b verarbeitet wird.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Lagebestimmungsschritt 110b, wird zumindest in Abhängigkeit von dem mittels der an der Fortbewegungseinheit 14b angeordneten Erfassungseinheit 30b erfassten Lokalisierungsreferenzelement 22b eine Position und eine Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit 12b ermittelt. Das autonome Arbeitsgerät 10b, insbesondere die Fortbewegungseinheit 14b, befinden sich insbesondere bei einer Erfassung von Messgrößen durch den Neigungsmesser 34b und/oder die Erfassungseinheit 30b zur Ermittlung einer Position und einer Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit 12b an einer festen Position, insbesondere an der Arbeitsposition.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Arbeitsschritt 104b, wird das Objekt 68b mittels der Bearbeitungseinheit 12b bearbeitet. In dem Objekt 68b wird, insbesondere in dem Arbeitsschritt 104b, zumindest ein Bohrloch mittels der Bearbeitungseinheit 12b erzeugt. Die Bearbeitungseinheit 12b und/oder die Fortbewegungseinheit 14b werden/wird, insbesondere in dem Arbeitsschritt 104b, bei dem Bearbeiten des Objekts 68b in Abhängigkeit von der, insbesondere im Lagebestimmungsschritt 110b ermittelten, Position und Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit 12b in dem Arbeitsumgebungsmodell von der Steuereinheit 16b angesteuert.
8 zeigt ein autonomes Arbeitsgerät 10c. Alternativ ist auch denkbar, dass das Arbeitsgerät 10c als manuelles Arbeitsgerät 10c ausgebildet ist. Das autonome Arbeitsgerät 10c ist als ein Baustellenroboter, insbesondere als ein Bohrroboter, ausgebildet. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das autonome Arbeitsgerät 10c als ein von einem Bohrroboter verschiedener Baustellenroboter, beispielsweise als ein Malerroboter, als ein Fensterputzroboter, als ein Kehrmaschinenroboter, als ein Außenbereichsroboter, beispielsweise als ein Mulchroboter, als ein Heckenschneidroboter, als ein Schneeräumroboter, als ein Sammelroboter, insbesondere zum Sammeln von Blättern, Zweigen oder dergleichen, als eine Kombination dieser oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes autonomes Arbeitsgerät 10c ausgebildet ist. Das autonome Arbeitsgerät 10c weist eine Bearbeitungseinheit 12c auf. Die Bearbeitungseinheit 12c ist als eine Bohreinheit ausgebildet.
Das autonome Arbeitsgerät 10c weist eine Fortbewegungseinheit 14c zu einem Fortbewegen der Bearbeitungseinheit 12c auf. Das autonome Arbeitsgerät 10c weist eine Steuereinheit 16c zumindest zu einer Ansteuerung der Bearbeitungseinheit 12c auf.
Das autonome Arbeitsgerät 10c weist zumindest eine Erfassungseinheit 30c auf. Die Steuereinheit 16c ist dazu vorgesehen, das autonome Arbeitsgerät 10c, insbesondere die Fortbewegungseinheit 14c und/oder die Bearbeitungseinheit 12c, in Abhängigkeit von mittels der Erfassungseinheit 30c erfassten Informationen anzusteuern. Die Erfassungseinheit 30c ist zumindest teilweise als eine optische Erfassungseinheit ausgebildet. Die Erfassungseinheit 30c weist beispielsweise zumindest eine Lidareinheit zu einem Erfassen einer Arbeitsumgebung 26c auf. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass die Erfassungseinheit 30c eine Stereokamera, eine Time-of-Flight-Kamera, ein auf Streifenprojektion basiertes Kamerasystem und/oder andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Erfassungsmittel aufweist. Die Steuereinheit 16c ist dazu vorgesehen, die mittels der Erfassungseinheit 30c, insbesondere der Lidareinheit, erfassten Informationen basierend auf einem Simultaneous Localization and Mapping- (SLAM) Verfahren auszuwerten. Das Simultaneous Localization and Mapping- (SLAM-) Verfahren ist insbesondere ein Verfahren zu einer simultanen Positionsbestimmung und Kartenerstellung in der Robotik, wobei insbesondere innerhalb des Verfahrens, vorzugsweise gleichzeitig, eine virtuelle Karte einer Umgebung und eine räumliche Lage einer bewegbaren Einheit, insbesondere des autonomen Arbeitsgeräts 10c, innerhalb der virtuellen Karte ermittelt wird. Die Steuereinheit 16c ist dazu vorgesehen, die Fortbewegungseinheit 14c bei einer Bewegung in der Arbeitsumgebung 26c in Abhängigkeit von mittels der Erfassungseinheit 30c, vorzugsweise der Lidareinheit, erfassten Informationen zu der Arbeitsumgebung 26c anzusteuern.
Das autonome Arbeitsgerät 10c weist einen Neigungsmesser 34c auf. Der Neigungsmesser 34c ist zu einer Ermittlung einer Neigung relativ zu einer Aufstellebene 42c des autonomen Arbeitsgeräts 10c, insbesondere der Fortbewegungseinheit 14c, vorgesehen. Der Neigungsmesser 34c kann als mechanischer Neigungsmesser, als elektrischer Neigungsmesser oder als digitaler Neigungsmesser ausgebildet sein.
Das autonome Arbeitsgerät 10c weist einen Entfernungsmesser 38c auf. Der Entfernungsmesser 38c ist als elektrooptischer Entfernungsmesser, insbesondere als Laserinterferometer, ausgebildet. Alternativ ist auch denkbar, dass der Entfernungsmesser 38c als optischer Entfernungsmesser ausgebildet ist. Der Entfernungsmesser 38c ist zu einer Ermittlung einer Entfernung zu Objekten in der Arbeitsumgebung vorgesehen. Der Entfernungsmesser 38c ist an der Bearbeitungseinheit 12c angeordnet. Die Steuereinheit 16c ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von mittels des Neigungsmessers 34c und des Entfernungsmessers 38c ermittelten Messgrößen eine Position und eine Ausrichtung zumindest eines Teils der Bearbeitungseinheit 12c in einem Arbeitsumgebungsmodell zu ermitteln. Die Ermittlung einer Position und einer Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit 12c umfasst eine Bestimmung einer Position und sämtlicher Drehlagen des Teils der Bearbeitungseinheit 12c. Der Teil der Bearbeitungseinheit 12c entspricht hier beispielhaft einer Werkzeugeinheit 44c der Bearbeitungseinheit 12c, insbesondere einem Werkzeug, beispielsweise einem an einer Handwerkzeugmaschine angeordneten Werkzeug, der Werkzeugeinheit 44c.
Die Steuereinheit 16c ist dazu vorgesehen, zumindest eine Messgröße des Neigungsmessers 34c zum Ausrichten des Entfernungsmessers 38c zu nutzen. Die Steuereinheit 16c ist dazu vorgesehen, zumindest eine Messgröße des Neigungsmessers 34c zu einem lotrechten Ausrichten einer Manipulatoreinheit 72c der Bearbeitungseinheit 12c zu nutzen. Die Steuereinheit 16c ist dazu vorgesehen, ein Koordinatensystem der Manipulatoreinheit 72c in Abhängigkeit von einer mittels des Neigungsmessers 34c ermittelten Neigung der Manipulatoreinheit 72c relativ zu der Aufstellebene 42c in eine lotrechte Lage zu transformieren. Die Steuereinheit 16c ist dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12c und/oder die Fortbewegungseinheit 14c nach einer Transformation des Koordinatensystems der Manipulatoreinheit 72c in die lotrechte Lage zu einer Bewegung der Bearbeitungseinheit 12c zu einer Bearbeitungsposition der Bearbeitungseinheit 12c anzusteuern.
Die Bearbeitungsposition weist lediglich Informationen zu einer Position des autonomen Arbeitsgeräts, insbesondere der Bearbeitungseinheit 12c, auf. Die Bearbeitungsposition ist zumindest frei von Informationen zu einer Ausrichtung, insbesondere zu Drehlagen, der Bearbeitungseinheit 12c, bevorzugt zu dem Teil der Bearbeitungseinheit 12c. Die Bearbeitungsposition ist in dem Bearbeitungsplan, insbesondere in dem Arbeitsumgebungsmodell, hinterlegt. Das autonome Arbeitsgerät 10c, insbesondere die Fortbewegungseinheit 14c, befinden sich insbesondere bei einer Erfassung von Messgrößen durch den Neigungsmesser 34c und/oder den Entfernungsmesser 38c zur Ermittlung einer Position und einer Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit 12c an einer festen Position.
Der Entfernungsmesser 38c ist dazu vorgesehen, in einem mittels des Neigungsmessers 34c ausgerichteten Zustand des Entfernungsmessers 38c eine Messgröße in zumindest zwei verschiedenen Winkelstellungen zur Ermittlung der Position und der Ausrichtung des Teils der Bearbeitungseinheit 12c in dem Arbeitsumgebungsmodell zu erfassen. Der Entfernungsmesser 38c ist, insbesondere in einem mittels des Neigungsmessers 34c ausgerichteten Zustand, derart angeordnet, dass sich eine Erfassungsrichtung des Entfernungsmessers 38c in einem lotrecht ausgerichteten Zustand der Manipulatoreinheit 72c bei einer Drehung der Manipulatoreinheit 72c um eine Achse 40c in einer Ebene verläuft, die zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Achse 40c verläuft. Die Achse 40c verläuft in Lotrichtung. Die Steuereinheit 16c ist dazu vorgesehen, die Manipulatoreinheit 72c zu einer Drehung um die Achse 40c anzusteuern, sodass der Entfernungsmesser 38c eine Messgröße in den zumindest zwei verschiedenen Winkelstellungen erfasst. Die Steuereinheit 16c ist dazu vorgesehen, eine Ist-Position zumindest eines in dem Arbeitsumgebungsmodell als Lokalisierungsreferenzobjekt 20c klassifizierten Objekts in der Arbeitsumgebung 26c zu ermitteln und insbesondere mit einer Soll-Position aus dem Arbeitsumgebungsmodell abzugleichen.
Das als Lokalisierungsreferenzobjekt 20c klassifizierte Objekt kann beispielsweise eine Wand, das zu bearbeitende Objekt, eine Decke, ein Boden, eine Fassade, ein anderes, bevorzugt feststehendes, Gebäudeteil oder feststehendes, insbesondere stationäres, Objekt in der Arbeitsumgebung 26c sein. Es ist denkbar, dass Objekte automatisch durch das autonome Arbeitsgerät 10c und/oder durch einen Nutzer manuell als Lokalisierungsreferenzobjekt 20c klassifizierbar sind. Eine Klassifizierung eines Objekts als Lokalisierungsreferenzobjekt 20c erfolgt mittels der Steuereinheit 16c, insbesondere durch einen Abgleich einer Soll-Kenngröße des Objekts und einer Ist-Kenngröße des Objekts. Die Steuereinheit 16c ist dazu vorgesehen, bei dem Abgleich der Soll-Kenngröße des Objekts mit der Ist-Kenngröße des Objekts eine Abweichung der Ist-Kenngröße von der Soll-Kenngröße zu ermitteln. Die Steuereinheit 16c ist dazu vorgesehen, das Objekt als Lokalisierungsreferenzobjekt 20c zu klassifizieren, wenn ein Wert der Abweichung der Ist-Kenngröße von der Soll-Kenngröße innerhalb eines Toleranzbereichs zu einem Wert der Soll-Kenngröße liegt. Liegt ein Wert der Abweichung der Ist-Kenngröße von der Soll-Kenngröße außerhalb des Toleranzbereichs zu einem Wert der Soll-Kenngröße, ist das Objekt insbesondere von einer Klassifizierung als Lokalisierungsreferenzobjekt 20c durch die Steuereinheit 16c ausgeschlossen. Der Toleranzbereich ist im Betriebsprogramm definiert, insbesondere in dem Arbeitsumgebungsmodell hinterlegt. Es ist denkbar, dass der Toleranzbereich anpassbar ist, insbesondere manuell durch einen Bediener und/oder automatisch durch die Steuereinheit 16c beispielsweise in Abhängigkeit von in dem Arbeitsumgebungsmodell hinterlegten Informationen. Es ist auch denkbar, dass unterschiedlichen Objekten in der Arbeitsumgebung 26c im Arbeitsumgebungsmodell verschiedene Toleranzbereiche zugeordnet sind.
Die Steuereinheit 16c ist dazu vorgesehen, aus dem Abgleich der Ist-Position mit der Soll-Position eine Normale des Lokalisierungsreferenzobjekts 20c zu ermitteln. Die Steuereinheit 16c ist dazu vorgesehen, die Ist-Position des als Lokalisierungsreferenzobjekt 20c klassifizierten Objekts in der Arbeitsumgebung 26c und deren Normale zur Ermittlung der Position und der Ausrichtung des Teils der Bearbeitungseinheit 12c in dem Arbeitsumgebungsmodell zu nutzen. Vorzugsweise ist die Steuereinheit 16c dazu vorgesehen, aus der ermittelten Ausrichtung und Position zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit 12c eine Gesamtheit an Koordinaten aus dem Bearbeitungsplan in das Koordinatensystem der Manipulatoreinheit 72c, insbesondere in ein Koordinatensystem zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit 12, umzurechnen. Die Steuereinheit 16c ist bevorzugt dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12c und/oder die Fortbewegungseinheit 14c zu einem Bearbeiten eines Objekts 68c in Abhängigkeit von der ermittelten Ausrichtung und Position zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit 12c anzusteuern.
Das autonome Arbeitsgeräte 10c weist eine höhenverstellbare Arbeitsplattform 32c auf. Die Arbeitsplattform 32c ist auf der Fortbewegungseinheit 14c angeordnet. Der Entfernungsmesser 38c ist auf der Arbeitsplattform 32c angeordnet. Der Entfernungsmesser 38c ist an der Manipulatoreinheit 72c, insbesondere an einem freien Ende 118c der Manipulatoreinheit 72c angeordnet. Der Neigungsmesser 34c ist auf der Arbeitsplattform 32c angeordnet. Der Neigungsmesser 34c ist auf der Manipulatoreinheit 72c angeordnet, insbesondere an dem freien Ende 118c der Manipulatoreinheit 72c angeordnet. Alternativ ist auch denkbar, dass der Neigungsmesser 34c separat zu der Manipulatoreinheit 72c, insbesondere der Bearbeitungseinheit 12c, auf der Arbeitsplattform 32c oder, dass der Neigungsmesser 34c an, insbesondere in, einem Gehäuse 152c des autonomen Arbeitsgeräts 10c, insbesondere der Fortbewegungseinheit 14c, angeordnet ist.
9 zeigt einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten des Objekts, insbesondere zu einem zumindest teilweise automatischen Erzeugen von Bohrlöchern in dem Objekt mittels des autonomen Arbeitsgeräts 10c.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Lokalisierungsschritt 160c, wird das autonome Arbeitsgerät 10c, insbesondere die Fortbewegungseinheit 14c, in Abhängigkeit von mittels der Erfassungseinheit 30c, vorzugsweise der Lidareinheit, erfassten Informationen zu der Arbeitsumgebung 26c in der Arbeitsumgebung 26c bewegt, bevorzugt mittels einer Ansteuerung durch die Steuereinheit 16c. Das autonome Arbeitsgerät 10c, vorzugsweise die Fortbewegungseinheit 14c, wird, insbesondere in dem Lokalisierungsschritt 160c, zu einer Bewegung des autonomen Arbeitsgeräts 10c zu einem Bereich der Bearbeitungsposition der Bearbeitungseinheit 12c in Abhängigkeit von mittels der Erfassungseinheit 30c, vorzugsweise der Lidareinheit, erfassten Informationen von der Steuereinheit 16c angesteuert.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Erfassungsschritt 112c, wird der Entfernungsmesser 38c vor einer Erfassung einer Messgröße mittels des Neigungsmessers 34c ausgerichtet. Der Entfernungsmesser 38c wird, insbesondere in dem Erfassungsschritt 112c, zu einer Erfassung von jeweils einer Messgröße in den zumindest zwei Winkelstellungen um die Achse 40c gedreht. Der Entfernungsmesser 38c erfasst, insbesondere in dem Erfassungsschritt 112c, in einem mittels des Neigungsmessers 34c ausgerichteten Zustand in zumindest zwei verschiedenen Winkelstellungen zumindest eine Messgröße.
Das autonome Arbeitsgerät 10c, insbesondere die Fortbewegungseinheit 14c, befinden sich insbesondere bei einer Erfassung von Messgrößen durch den Neigungsmesser 34c und/oder den Entfernungsmesser 38c zur Ermittlung einer Position und einer Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit 12c an einer festen Position.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Lagestimmungsschritt 110c, wird in Abhängigkeit von mittels des Neigungsmessers 34c und mittels des Entfernungsmessers 38c ermittelten Messgrößen die Position und die Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit 12c in dem Arbeitsumgebungsmodell ermittelt.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Arbeitsschritt 104c, wird das Objekt 68c mittels der Bearbeitungseinheit 12c bearbeitet. In dem Objekt 68c wird, insbesondere in dem Arbeitsschritt 104c, zumindest ein Bohrloch mittels der Bearbeitungseinheit 12c erzeugt. Die Bearbeitungseinheit 12c und/oder die Fortbewegungseinheit 14c wird, insbesondere in dem Arbeitsschritt 104c, bei dem Bearbeiten des Objekts 68c in Abhängigkeit von der, insbesondere im Lagebestimmungsschritt 110c ermittelten, Position und Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit 12c in dem Arbeitsumgebungsmodell von der Steuereinheit 16c angesteuert.
10 zeigt ein System 36d mit einem autonomen Arbeitsgerät 10d. Alternativ ist auch denkbar, dass das Arbeitsgerät 10d als manuelles Arbeitsgerät 10d ausgebildet ist. Das autonome Arbeitsgerät 10d ist als ein Baustellenroboter, insbesondere als ein Bohrroboter, ausgebildet. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das autonome Arbeitsgerät 10d als ein von einem Bohrroboter verschiedener Baustellenroboter, beispielsweise als ein Malerroboter, als ein Fensterputzroboter, als ein Kehrmaschinenroboter, als ein Außenbereichsroboter, beispielsweise als ein Mulchroboter, als ein Heckenschneidroboter, als ein Schneeräumroboter, als ein Sammelroboter, insbesondere zum Sammeln von Blättern, Zweigen oder dergleichen, als eine Kombination dieser oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes autonomes Arbeitsgerät 10d ausgebildet ist.
Das autonome Arbeitsgerät 10d weist eine Bearbeitungseinheit 12d auf. Die Bearbeitungseinheit 12d ist als eine Bohreinheit ausgebildet. Das autonome Arbeitsgerät 10d weist eine Fortbewegungseinheit 14d zu einem Fortbewegen der Bearbeitungseinheit 12d auf. Das autonome Arbeitsgerät 10d weist eine Steuereinheit 16d zumindest zu einer Ansteuerung der Bearbeitungseinheit 12d auf. Das autonome Arbeitsgerät 10d ist zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten eines Objekts 68d vorgesehen, insbesondere mittels der Bearbeitungseinheit 12d. Das autonome Arbeitsgerät 10d ist hier beispielhaft zu einem zumindest teilweise automatischen Erzeugen von Bohrlöchern in dem Objekt 68d vorgesehen.
Die Bearbeitungseinheit 12d ist beispielsweise dazu vorgesehen, zumindest das Objekt 68d nach einem Bearbeitungsplan zu bearbeiten. Der Bearbeitungsplan ist beispielsweise auf dem Speicherelement der Steuereinheit 16d hinterlegt. Auf der Steuereinheit 16d, insbesondere dem Speicherelement der Steuereinheit 16d, ist ein Arbeitsumgebungsmodell einer Arbeitsumgebung 26d des autonomen Arbeitsgeräts 10d, insbesondere der Bearbeitungseinheit 12d, hinterlegt. Das Arbeitsumgebungsmodell ist ein Building Information Modelling- (BIM-) Modell oder dergleichen. Der Bearbeitungsplan ist in dem Arbeitsumgebungsmodell vermerkt. Die Steuereinheit 16d ist dazu vorgesehen, die Fortbewegungseinheit 14d und/oder die Bearbeitungseinheit 12d, zumindest anhand des Bearbeitungsplans und/oder dem Arbeitsumgebungsmodell in der Arbeitsumgebung 26d zu navigieren.
Das autonome Arbeitsgerät 10d weist eine Erfassungseinheit 30d auf. Die Erfassungseinheit 30d ist als optische Erfassungseinheit ausgebildet. Die Erfassungseinheit 30d weist eine Kamera 148d auf. Die Erfassungseinheit 30d, insbesondere die Kamera 148d, weist einen Bildsensor (hier nicht dargestellt) auf.
Es ist denkbar, dass die Steuereinheit 16d dazu vorgesehen ist, die mittels der Kamera erfassten Informationen zu einer Lokalisierung, insbesondere zu einer Bewegung, des autonomen Arbeitsgeräts 10d, insbesondere der Bearbeitungseinheit 12d und/oder der Fortbewegungseinheit 14d, in der Arbeitsumgebung 26d, insbesondere zu einer Arbeitsposition auszuwerten. Ferner ist alternativ oder zusätzlich denkbar, dass die Kamera dazu vorgesehen ist, eine Oberflächenkenngröße oder eine Information zu einer Ermittlung der Oberflächenkenngröße in einem vorgesehenen Bearbeitungsbereich 86d des Objekts 68d zu erfassen. Die Arbeitsposition des autonomen Arbeitsgeräts 10d ist eine Position des autonomen Arbeitsgeräts 10d, insbesondere der Fortbewegungseinheit 14d, in der Arbeitsumgebung 26d, an welcher das Objekt 68d durch die Bearbeitungseinheit 12d bearbeitbar ist, insbesondere anhand eines optischen Lokalisierungselements 64d.
Das System 36d weist eine Projektionseinheit 62d zumindest zur Erzeugung des optischen Lokalisierungselements 64d auf. Das optische Lokalisierungselement 64d ist als ein Linienelement ausgebildet. Das optische Lokalisierungselement 64d ist durch elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise durch sichtbares Licht, gebildet. Das optische Lokalisierungselement 64d ist eine Laserlinie. Die Projektionseinheit 62d weist einen Linienlaser zur Erzeugung des optischen Lokalisierungselements 64d auf. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Projektionseinheit 62d zur Erzeugung des optischen Lokalisierungselements 64d einen Projektor oder dergleichen aufweist. Das optische Lokalisierungselement 64d weist vorzugsweise einen geradlinigen Verlauf auf. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das optische Lokalisierungselement 64d als ein Kreis, ein Punkt oder dergleichen ausgebildet ist.
Die Projektionseinheit 62d, insbesondere eine Projektion des optischen Lokalisierungselements 64d, ist an einer Markierungsstelle 66d ausgerichtet. Die Markierungsstelle 66d ist durch ein in der Arbeitsumgebung 26d, insbesondere an dem zu bearbeitenden Objekt 68d, angeordnetes Markierungselement definiert. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Markierungsstelle 66d in dem Arbeitsumgebungsmodell hinterlegt ist. Das Markierungselement ist hier beispielhaft ein Bohrloch. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das Markierungselement ein Reflexionsstift, ein Leuchtelement, beispielsweise eine LED, ein Farbmarker, ein Formmarker, eine Kombination dieser oder dergleichen ist. Es ist denkbar, dass das Markierungselement durch das autonome Arbeitsgerät 10d, insbesondere die Bearbeitungseinheit 12d, an der Markierungsstelle 66d automatisch anbringbar bzw. erzeugbar ist. Alternativ ist auch denkbar, dass durch einen Nutzer oder durch eine Ansteuerung des autonomen Arbeitsgeräts 10d durch den Nutzer, das Markierungselement an der Markierungsstelle 66d anbringbar bzw. erzeugbar ist, oder dass das Markierungselement mit einem zu dem autonomen Arbeitsgerät 10d separaten Gerät, beispielsweise einer Bohrmaschine, an der Markierungsstelle 66d erzeugbar bzw. anordenbar ist.
Die Projektionseinheit 62d ist beispielsweise durch einen Nutzer an der Markierungsstelle 66d ausrichtbar. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass die Projektionseinheit 62d zu einer automatischen Ausrichtung, insbesondere frei von einem Nutzereingriff, eingerichtet ist, beispielsweise mittels einer Erfassungseinheit zum Erfassen der Markierungsstelle 66d oder dergleichen. Die Projektionseinheit 62d ist separat zu dem autonomen Arbeitsgerät 10d ausgebildet. Die Projektionseinheit 62d ist dazu vorgesehen, das optische Markierungselement 64d, insbesondere das Linienelement, auf den Bearbeitungsbereich 86d und unmittelbar auf die Erfassungseinheit 30d, insbesondere den Bildsensor, zu projizieren, insbesondere gleichzeitig. Die Projektionseinheit 62d ist dazu vorgesehen, das optische Lokalisierungselement 64d unmittelbar auf die Erfassungseinheit 30d, vorzugsweise den Bildsensor, zu projizieren. Insbesondere ist die Projektionseinheit 62d derart eingerichtet und/oder angeordnet, dass das optische Lokalisierungselement 64d zwischen der Projektionseinheit 62d und der Erfassungseinheit 30d, insbesondere dem Bildsensor, auf keine Reflexionsflächen oder dergleichen trifft.
Die Steuereinheit 16d ist dazu vorgesehen, die Fortbewegungseinheit 14d und/oder die Bearbeitungseinheit 12d in Abhängigkeit von dem unmittelbar auf die Erfassungseinheit 30d, insbesondere den Bildsensor, projizierten optischen Lokalisierungselement 64d anzusteuern, insbesondere zu einem Bearbeiten des Objekts 68d, vorzugsweise an zumindest einer Bearbeitungsstelle des Objekts 68d. Die Steuereinheit 16d ist dazu vorgesehen, die Fortbewegungseinheit 14d und/oder die Bearbeitungseinheit 12d derart anzusteuern, dass das optische Lokalisierungselement 64d durch die Erfassungseinheit 30d erfassbar ist, vorzugsweise auf die Erfassungseinheit 30d projiziert ist, bevorzugt unmittelbar. Es ist denkbar, dass eine Information zu einer Soll-Position der zumindest einen Bearbeitungsstelle im Bearbeitungsplan, insbesondere in dem Arbeitsumgebungsmodell, hinterlegt ist. Die Bearbeitungsstelle ist insbesondere verschieden von der Markierungsstelle 66d.
Die Steuereinheit 16d ist dazu vorgesehen, zumindest die Bearbeitungseinheit 12d und insbesondere bedarfsweise die Fortbewegungseinheit 14d zu einem Bearbeiten des Objekts 68d entlang einer Bearbeitungslinie, insbesondere zu einem Erzeugen von Bohrlöchern entlang der Bearbeitungslinie, anzusteuern. Die zumindest eine Bearbeitungsstelle befindet sich insbesondere auf der Bearbeitungslinie. Die Bearbeitungslinie ist durch das optische Lokalisierungselement 64d in der Arbeitsumgebung 26d vorgegeben. Es ist denkbar, dass eine Information zu der Bearbeitungslinie, insbesondere zu einer Position der Bearbeitungslinie, im Bearbeitungsplan, vorzugsweise in dem Arbeitsumgebungsmodell, hinterlegt ist. Die Steuereinheit 16d ist dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12d und insbesondere bedarfsweise die Fortbewegungseinheit 14d bei der Bearbeitung des Objekts 38d entlang der Bearbeitungslinie, insbesondere der Bearbeitungsstelle, in Abhängigkeit von dem unmittelbar auf die Erfassungseinheit, insbesondere den Bildsensor, projizierten optischen Lokalisierungselement 64d anzusteuern.
Die Bearbeitungseinheit 12d weist eine Manipulatoreinheit 72d auf. Eine Werkzeugeinheit 44d der Bearbeitungseinheit 12d ist an der Manipulatoreinheit 72d, insbesondere an einem freien Ende 118d der Manipulatoreinheit 72d, angeordnet. Die Erfassungseinheit 30d ist an der Manipulatoreinheit 72d angeordnet. Die Werkzeugeinheit 44d ist zur Bearbeitung des Objekts 68d vorgesehen. Die Werkzeugeinheit 44d ist hier beispielhaft zumindest zu einem Erzeugen von Bohrlöchern eingerichtet.
Die Steuereinheit 16d ist dazu vorgesehen, die Manipulatoreinheit 72d, insbesondere die Werkzeugeinheit 44d, in Abhängigkeit von dem optischen Lokalisierungselement 64d auszurichten. Die Steuereinheit 16d ist dazu vorgesehen, die Manipulatoreinheit 72d, insbesondere die Werkzeugeinheit 44d, in Abhängigkeit von dem Lokalisierungselement 64d zu einer Bearbeitung des Objekts 68d, vorzugsweise entlang der Bearbeitungslinie, bevorzugt zu einer Bearbeitung der zumindest einen Bearbeitungsstelle, auszurichten. Die Steuereinheit 16d ist beispielsweise dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12d und bedarfsweise die Fortbewegungseinheit 14d derart anzusteuern, dass das unmittelbar auf die Erfassungseinheit 30d projizierte optische Lokalisierungselement 64d mittig auf dem Bildsensor angeordnet ist. Dadurch, dass die Steuereinheit 16d die Bearbeitungseinheit 12d und/oder die Fortbewegungseinheit 14d derart ansteuert, dass das unmittelbar auf die Erfassungseinheit 30d projizierte optische Lokalisierungselement 64d mittig auf dem Bildsensor angeordnet ist, ist die Manipulatoreinheit 72d, insbesondere die Werkzeugeinheit 44d, ausrichtbar.
Der Bildsensor weist eine rechteckige Sensorfläche 162d auf. In 10 ist die Sensorfläche 162d und das auf dem Bildsensor, insbesondere der Sensorfläche 162d, mittig angeordnete Lokalisierungselement 64d schematisch dargestellt. Alternativ ist auch denkbar, dass die Sensorfläche 162d quadratisch, kreisförmig oder eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Flächenform aufweist. Bei einer mittigen Anordnung des optischen Lokalisierungselements 64d auf dem Bildsensor verläuft eine Haupterstreckungsachse des optischen Lokalisierungselements 64d senkrecht zu einer Haupterstreckungsachse der Sensorfläche 162d und insbesondere parallel zu einer Haupterstreckungsebene der Sensorfläche 162d. Bei einer mittigen Anordnung des auf die Erfassungseinheit 30d projizierten optischen Lokalisierungselements 64d verläuft die Haupterstreckungsachse des optischen Lokalisierungselements 64d durch einen geometrischen Mittelpunkt der Sensorfläche 162d.
Das auf die Erfassungseinheit 30d, insbesondere den Bildsensor, unmittelbar projizierte optische Lokalisierungselement 64d weist eine Breite auf. Die Breite des auf die Erfassungseinheit 30d, insbesondere den Bildsensor, unmittelbar projizierten optischen Lokalisierungselements 64d verläuft senkrecht zu der Haupterstreckungsachse des auf die Erfassungseinheit 30d, insbesondere den Bildsensor, unmittelbar projizierten optischen Lokalisierungselements 64d. Die Mitte des auf die Erfassungseinheit 30d, insbesondere den Bildsensor, unmittelbar projizierten optischen Lokalisierungselements 64d bezieht sich auf die Breite. Die Steuereinheit 16d ist insbesondere dazu vorgesehen, einen Algorithmus zur Ermittlung der Mitte zu nutzen. Die Steuereinheit 16d ist beispielsweise dazu vorgesehen, den Algorithmus auf ein mittels der Erfassungseinheit 30d, insbesondere der Kamera 148d, aufgenommenes Bild anzuwenden. Die Steuereinheit 16d ist beispielsweise zur Ermittlung der Mitte des unmittelbar auf die Erfassungseinheit 30d, vorzugsweise den Bildsensor, projizierten, optischen Lokalisierungselements 64d dazu eingerichtet, einen Algorithmus analog zu einem Verfahren von Lu Yonghua, Zhang Jia, Li Xiaoyan et al. (vgl. Lu Yonghua, Zhang Jia, Li Xiaoyan. A robust method for adaptive center extraction of linear structured light stripe. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2020, 37(4); 586-596) anzuwenden.
Die Erfassungseinheit 30d weist einen auf das Lokalisierungselement 64d angepassten Bandpassfilter 70d auf. Der Bandpassfilter 70d ist dazu vorgesehen, lediglich einen Wellenlängenbereich des optischen Lokalisierungselements 64d passieren zu lassen.
11 zeigt einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten des Objekts 68d, insbesondere zu einem zumindest teilweise automatischen Erzeugen von Bohrlöchern in dem Objekt 68d mittels des Systems 36d. In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Markierungsschritt 114d, wird an der Markierungsstelle 66d ein Markierungselement angeordnet oder erzeugt. Eine Projektion des optischen Lokalisierungselements 64d, insbesondere die Projektionseinheit 62d wird, vorzugsweise in dem Markierungsschritt 114d, an der Markierungsstelle 66d, insbesondere an dem Markierungselement, ausgerichtet.
Die Bearbeitungseinheit 12d und/oder die Fortbewegungseinheit 14d werden/wird in einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Arbeitsschritt 104d, in Abhängigkeit von dem unmittelbar auf die Erfassungseinheit 30d projizierten, bevorzugt als Linienelement ausgebildeten, optischen Lokalisierungselement 64d angesteuert. Die Bearbeitungseinheit 12d und/oder die Fortbewegungseinheit 14d werden/wird bei einem Bearbeiten des Objekts 68d, vorzugsweise bei einem Bearbeiten des Objekts 68d entlang der Bearbeitungslinie, in Abhängigkeit von dem unmittelbar auf die Erfassungseinheit 30d projizierten, bevorzugt als Linienelement ausgebildeten, optischen Lokalisierungselement 64d angesteuert.
12 zeigt ein System 36e mit einem autonomen Arbeitsgerät 10e. Alternativ ist auch denkbar, dass das Arbeitsgerät 10e als manuelles Arbeitsgerät 10e ausgebildet ist. Das autonome Arbeitsgerät 10e weist eine Bearbeitungseinheit 12e auf. Die Bearbeitungseinheit 12e ist als eine Bohreinheit ausgebildet. Das autonome Arbeitsgerät 10e ist als ein Baustellenroboter, insbesondere als ein Bohrroboter, ausgebildet. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das autonome Arbeitsgerät 10e als ein von einem Bohrroboter verschiedener Baustellenroboter, beispielsweise als ein Malerroboter, als ein Fensterputzroboter, als ein Kehrmaschinenroboter, als ein Außenbereichsroboter, beispielsweise als ein Mulchroboter, als ein Heckenschneidroboter, als ein Schneeräumroboter, als ein Sammelroboter, insbesondere zum Sammeln von Blättern, Zweigen oder dergleichen, als eine Kombination dieser oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes autonomes Arbeitsgerät 10e ausgebildet ist.
Das autonome Arbeitsgerät 10e weist eine Fortbewegungseinheit 14e zu einem Fortbewegen der Bearbeitungseinheit 12e auf. Das autonome Arbeitsgerät 10e weist eine Steuereinheit 16e zumindest zu einer Ansteuerung der Bearbeitungseinheit 12e auf. Das autonome Arbeitsgerät 10e ist zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten eines Objekts 68e vorgesehen, insbesondere mittels der Bearbeitungseinheit 12e. Das autonome Arbeitsgerät 10e ist hier beispielhaft zu einem zumindest teilweise automatischen Erzeugen von Bohrlöchern in dem Objekt 68e vorgesehen.
Das System 36e weist zumindest zwei Lokalisierungselemente 74e auf. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das System 36e eine Vielzahl an Lokalisierungselementen 74e, insbesondere mehr als zwei Lokalisierungselemente 74e, aufweist. Die Lokalisierungselemente 74e sind hier beispielhaft als Reflexionsstifte ausgebildet. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass die Lokalisierungselemente 74e als Leuchtelemente, beispielsweise LEDs, Farbmarker, Formmarker, als eine Kombination dieser oder dergleichen ausgebildet sind. Ein Lokalisierungselement 74e der zwei Lokalisierungselemente 74e ist an einer ersten Markierungsstelle 66e angeordnet. Ein weiteres Lokalisierungselement 74e der zwei Lokalisierungselemente 74e ist an einer zweiten Markierungsstelle 156e angeordnet.
Die Markierungsstellen 66e, 156e sind jeweils durch ein in einer Arbeitsumgebung 26e der Bearbeitungseinheit 12e, insbesondere an dem zu bearbeitenden Objekt 68e, angeordnetes Markierungselement definiert. Es ist zusätzlich oder alternativ denkbar, dass die Markierungsstellen 66e, 156e in einem Arbeitsumgebungsmodell der Arbeitsumgebung der Bearbeitungseinheit 12e hinterlegt sind. Die Markierungselemente sind Bohrlöcher. Alternativ ist denkbar, dass die Markierungselemente Leuchtelemente, beispielsweise LEDs, Farbmarker, Formmarker, eine Kombination dieser oder dergleichen sind. Die Markierungselemente sind insbesondere automatisch durch das autonome Arbeitsgerät 10e, vorzugsweise die Bearbeitungseinheit 12e, an den Markierungsstellen 66e, 156e erzeugbar. Alternativ ist auch denkbar, dass durch einen Nutzer oder durch eine Ansteuerung des autonomen Arbeitsgeräts 10e durch den Nutzer, die Markierungselemente an den Markierungsstellen 66e, 156e anbringbar bzw. erzeugbar sind, oder dass die Markierungselemente mit einem zu dem autonomen Arbeitsgerät 10e separaten Gerät, beispielsweise einer Bohrmaschine, an den Markierungsstellen 66e, 156e erzeugbar bzw. anordenbar sind.
Die Steuereinheit 16e ist dazu vorgesehen, die Fortbewegungseinheit 14e und/oder die Bearbeitungseinheit 12e in Abhängigkeit von den zwei Lokalisierungselementen 74e, vorzugsweise in Abhängigkeit von jeweiligen Positionen der zwei Lokalisierungselemente 74e, anzusteuern, insbesondere zu einem Bearbeiten des Objekts 68e, vorzugsweise an zumindest einer Bearbeitungsstelle des Objekts 68e. Es ist denkbar, dass eine Information zu einer Soll-Position der zumindest einen Bearbeitungsstelle im Bearbeitungsplan, insbesondere in dem Arbeitsumgebungsmodell, hinterlegt ist. Die Bearbeitungsstelle ist insbesondere verschieden von den Markierungsstellen 66e, 156e.
Die zwei Lokalisierungselemente 74e definieren eine Bearbeitungslinie 76e. Die Bearbeitungslinie 76e ist eine, vorzugsweise kürzeste, Verbindungslinie zwischen den zwei Lokalisierungselementen 74e. Die Steuereinheit 16e ist dazu vorgesehen, zumindest die Bearbeitungseinheit 12e, insbesondere nach einer Lokalisierung der Bearbeitungseinheit 12e und/oder der Fortbewegungseinheit zu einer Arbeitsposition des autonomen Arbeitsgeräts 10e, vorzugsweise der Fortbewegungseinheit 14e und/oder der Bearbeitungseinheit 12e, zu einer Bearbeitung des Objekts 68e, insbesondere zu einem Erzeugen eines Bohrlochs in dem Objekt 68e, entlang der Bearbeitungslinie 76e anzusteuern, insbesondere in Abhängigkeit von den zwei Lokalisierungselementen 74e. Die Arbeitsposition des autonomen Arbeitsgeräts 10e ist eine Position des autonomen Arbeitsgeräts 10e, vorzugsweise der Fortbewegungseinheit 14e, in der Arbeitsumgebung 26e, an welcher insbesondere das zu bearbeitende Objekt 68e durch die Bearbeitungseinheit 12e bearbeitbar ist, insbesondere anhand der Lokalisierungselemente 74e.
Das autonome Arbeitsgerät 10e weist zumindest eine Erfassungseinheit 30e auf. Die Erfassungseinheit 30e ist dazu vorgesehen, das zumindest eine Lokalisierungselement 74e der Lokalisierungselemente 74e zu erfassen. Die Erfassungseinheit 30e ist als optische Erfassungseinheit ausgebildet. Die Erfassungseinheit 30e weist eine als Infrarotkamera 80e, insbesondere als Nahinfrarotkamera, ausgebildete Kamera auf, insbesondere zur Erfassung des zumindest einen Lokalisierungselements 74e. Die Steuereinheit 16e ist dazu vorgesehen, die Fortbewegungseinheit 14e und/oder die Bearbeitungseinheit 12e derart anzusteuern, dass das zumindest eine Lokalisierungselement 74e durch die Erfassungseinheit 30e erfassbar ist.
Es ist denkbar, dass die Steuereinheit 16e dazu vorgesehen ist, die mittels der Kamera der Erfassungseinheit 30e erfassten Informationen zu einer Lokalisierung des autonomen Arbeitsgeräts 10e, insbesondere der Bearbeitungseinheit 12e und/oder der Fortbewegungseinheit 14e, in der Arbeitsumgebung 26e, insbesondere zu der Arbeitsposition auszuwerten. Es ist alternativ oder zusätzlich denkbar, dass die Kamera der Erfassungseinheit dazu vorgesehen ist, die Oberflächenkenngröße oder eine Information zu einer Ermittlung der Oberflächenkenngröße in dem Bearbeitungsbereich zu erfassen.
Das autonome Arbeitsgerät 10e weist zumindest eine weitere Erfassungseinheit 82e auf. Die weitere Erfassungseinheit 82e ist dazu vorgesehen, zumindest das weitere Lokalisierungselement 74e zu erfassen. Die weitere Erfassungseinheit 82e weist eine Infrarotkamera 154e, insbesondere eine Nahinfrarotkamera, auf. Die Infrarotkamera 80e der Erfassungseinheit 30e ist identisch zu der Infrarotkamera 154e der weiteren Erfassungseinheit 82e ausgebildet. Die Erfassungseinheit 30e und die weitere Erfassungseinheit 82e sind zumindest im Wesentlichen voneinander abgewandt ausgerichtet. Die Steuereinheit 16e ist dazu vorgesehen, die Fortbewegungseinheit 14e und/oder die Bearbeitungseinheit 12e derart anzusteuern, dass das zumindest eine weitere Lokalisierungselement 74e durch die weitere Erfassungseinheit 82e erfassbar ist. Die Steuereinheit 16e ist dazu vorgesehen, die Fortbewegungseinheit 14e und/oder die Bearbeitungseinheit 12e derart anzusteuern, dass die zwei Lokalisierungselemente 74e durch die Erfassungseinheit 30e und die weitere Erfassungseinheit 82e erfassbar sind, vorzugsweise gleichzeitig.
Die Bearbeitungseinheit 12e weist eine Manipulatoreinheit 72e auf. Eine Werkzeugeinheit 44e der Bearbeitungseinheit 12e ist an der Manipulatoreinheit 72e, insbesondere an einem freien Ende 118e der Manipulatoreinheit 72e, angeordnet. Die Erfassungseinheit 30e und/oder die weitere Erfassungseinheit 82e sind/ist an der Manipulatoreinheit 72e angeordnet. Die Bearbeitungseinheit 12e, insbesondere die Manipulatoreinheit 72e, ist vorzugsweise an, bevorzugt auf, der Fortbewegungseinheit 14e angeordnet. Die Werkzeugeinheit 44e ist zur Bearbeitung des Objekts 68e vorgesehen. Die Werkzeugeinheit 44e ist hier beispielhaft zumindest zu einem Erzeugen von Bohrlöchern eingerichtet. Die Werkzeugeinheit 44e ist über die Manipulatoreinheit 72e mit der Fortbewegungseinheit 14e zumindest mechanisch verbunden.
Das autonome Arbeitsgerät 10e weist eine Beleuchtungseinheit 78e auf. Die Beleuchtungseinheit 78e weist beispielsweise zumindest eine Lichtquelle (hier nicht dargestellt), beispielsweise eine LED, eine Glühbirne oder dergleichen auf. Vorzugsweise weist die Beleuchtungseinheit 78e mehrere Lichtquellen (hier nicht dargestellt), bevorzugt zumindest zwei Lichtquellen, auf. Die Beleuchtungseinheit 78e ist dazu vorgesehen, die Erfassungseinheit 30e, insbesondere die Infrarotkamera 80e der Erfassungseinheit 30e, bei einem Erfassen des zumindest einen Lokalisierungselements 74e zu unterstützen. Die Beleuchtungseinheit 78e ist dazu vorgesehen, die weitere Erfassungseinheit 82e, insbesondere die Infrarotkamera 154e der weiteren Erfassungseinheit 82e, bei einem Erfassen des weiteren Lokalisierungselements 74e zu unterstützen. Die Steuereinheit 14e ist dazu vorgesehen, die Erfassungseinheit 30e und die Beleuchtungseinheit 78e zu einer Erfassung eines Bild des Lokalisierungselements 74e mittels der Erfassungseinheit 30e mit aktiver Beleuchtung durch die Beleuchtungseinheit 78e und, insbesondere in unveränderter Relativposition des autonomen Arbeitsgeräts 10e, insbesondere der Bearbeitungseinheit 12e und/oder der Fortbewegungseinheit 14e, zu der Arbeitsumgebung 26e, zu einer Erfassung eines Bild des Lokalisierungselements 74e mittels der Erfassungseinheit 30e frei von einer aktiven Beleuchtung durch die Beleuchtungseinheit 78e anzusteuern.
Die Steuereinheit 14e ist dazu vorgesehen, die weitere Erfassungseinheit 82e und die Beleuchtungseinheit 78e zu einer Erfassung eines Bilds des weiteren Lokalisierungselements 74e mittels der weiteren Erfassungseinheit 82e mit aktiver Beleuchtung durch die Beleuchtungseinheit 78e und, insbesondere in unveränderter Relativposition des autonomen Arbeitsgeräts 10e, insbesondere der Bearbeitungseinheit 12e und/oder der Fortbewegungseinheit 14e, zu der Arbeitsumgebung 26e, zu einer Erfassung eines Bild des weiteren Lokalisierungselements 74e mittels der weiteren Erfassungseinheit 82e frei von einer aktiven Beleuchtung durch die Beleuchtungseinheit 78e anzusteuern. Bei der Erfassung der zwei Lokalisierungselemente 74e durch die Erfassungseinheit 30e und die weitere Erfassungseinheit 82e befindet sich das autonome Arbeitsgerät 10e, insbesondere die Bearbeitungseinheit 12e und/oder die Fortbewegungseinheit 14e, an einer festen Position relativ zu der Arbeitsumgebung 26e.
Die Steuereinheit 16e ist dazu vorgesehen, die mittels der Erfassungseinheit 30e erfassten Bilder mit aktiver Beleuchtung durch die Beleuchtungseinheit 78e und frei von aktiver Beleuchtung 78e zu einem finalen Bild zu verarbeiten, in welchem ein Hintergrund zu dem Lokalisierungselement 74e subtrahiert ist. Die Steuereinheit 16e ist dazu vorgesehen, die mittels der weiteren Erfassungseinheit 82e erfassten Bilder mit aktiver Beleuchtung durch die Beleuchtungseinheit 78e und frei von aktiver Beleuchtung 78e zu einem finalen Bild zu verarbeiten, in welchem ein Hintergrund zu dem weiteren Lokalisierungselement 74e subtrahiert ist.
Die Steuereinheit 16e ist dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12e, insbesondere die Manipulatoreinheit 72e, vorzugsweise die Werkzeugeinheit 44e, in Abhängigkeit von den zwei Lokalisierungselementen 74e auszurichten, insbesondere zu einem Bearbeiten des Objekts 68e entlang der Bearbeitungslinie 76e. Die Steuereinheit 16e ist hier beispielhaft dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12e und/oder die Fortbewegungseinheit 14e derart anzusteuern, dass die mittels der Erfassungseinheit 30e und der weiteren Erfassungseinheit 82e erfassten Lokalisierungselemente 74e mittig in dem jeweilig erfassten, insbesondere final ermittelten, Bild, insbesondere dem jeweiligen Bildsensor, angeordnet sind. Dadurch, dass die Steuereinheit 16e die Bearbeitungseinheit 12e und insbesondere bedarfsweise die Fortbewegungseinheit 14e derart ansteuert, dass die mittels der Erfassungseinheit 30e und der weiteren Erfassungseinheit 82e erfassten Lokalisierungselemente 74e mittig in dem jeweilig erfassten, insbesondere final ermittelten, Bild, insbesondere dem jeweiligen Bildsensor, angeordnet sind, ist die Manipulatoreinheit 72e, insbesondere die Werkzeugeinheit 44e, ausrichtbar, insbesondere zu einem Bearbeiten des Objekts 68e entlang der Bearbeitungslinie 76e.
Die mittels der Erfassungseinheit 30e und/oder der weiteren Erfassungseinheit 82e erfassten Bilder, insbesondere Sensorflächen 162e der jeweiligen Bildsensoren, weisen hier beispielsweise ein rechteckiges Querformat auf. Die Sensorflächen 162e der Erfassungseinheit 30e und der weiteren Erfassungseinheit 82e sind in der 12 schematisch dargestellt, wobei insbesondere die erfassten Lokalisierungselemente 74e in einer auf den Sensorflächen 162e mittig erfassten Anordnung dargestellt sind. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass die Erfassungseinheit 30e und/oder die weitere Erfassungseinheit 82e dazu eingerichtet sind, Bilder in einem quadratischen Format oder in einem rechteckigen Hochformat aufzunehmen. Bei einer mittigen Anordnung der Lokalisierungselemente 74e in den jeweiligen Bildern, insbesondere auf dem jeweiligen Bildsensor, verläuft eine jeweilige Haupterstreckungsachse der Lokalisierungselemente 74e in dem jeweiligen Bild, insbesondere auf dem jeweiligen Bildsensor, durch einen Bildmittelpunkt des jeweiligen Bildes, insbesondere durch einen Mittelpunkt der jeweiligen Sensorfläche 162e. Bei einer mittigen Anordnung der Lokalisierungselemente 74e in den jeweiligen Bildern, insbesondere auf der jeweiligen Sensorfläche 162e, verläuft die jeweilige Haupterstreckungsachse der Lokalisierungselemente 74e in dem jeweiligen Bild, insbesondere auf der jeweiligen Sensorfläche 162e, senkrecht zu einer Haupterstreckungsachse des jeweiligen Bildes, insbesondere senkrecht zu einer Haupterstreckungsachse der jeweiligen Sensorfläche 162e vorzugsweise bei einem rechteckigen Querformat der Bilder, insbesondere der Bildsensoren.
13 zeigt einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten des Objekts 68e, insbesondere zu einem zumindest teilweise automatischen Erzeugen von Bohrlöchern in dem Objekt 68e, mittels des Systems 36e.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Montageschritt 116e, wird an den zwei Markierungsstellen 66e, 156e jeweils eines der zwei Lokalisierungselemente 74e angebracht, vorzugsweise automatisch mittels der Bearbeitungseinheit 12e des autonomen Arbeitsgeräts 10e.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Erfassungsschritt 112e, werden die zwei die Bearbeitungslinie 76e für die Bearbeitungseinheit 12e definierenden Lokalisierungselemente 74e erfasst, insbesondere mittels der Erfassungseinheit 30e und der weiteren Erfassungseinheit 82e.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Arbeitsschritt 104e, werden/wird in Abhängigkeit von den Lokalisierungselementen 74e die Bearbeitungseinheit 12e und/oder die Fortbewegungseinheit 14e angesteuert. Insbesondere wird die Bearbeitungseinheit 12e mittels einer Ansteuerung durch die Steuereinheit 16e anhand der zwei Lokalisierungselemente 74e, vorzugsweise vor einem Bearbeiten des Objekts 12e durch die Bearbeitungseinheit 12e, ausgerichtet. Bevorzugt wird die Bearbeitungseinheit 12e derart ausgerichtet, dass die Lokalisierungselemente 74e auf den mittels der Erfassungseinheit 30e und der weiteren Erfassungseinheit 82e erfassten Bildern, insbesondere auf den jeweiligen Bildsensoren der Erfassungseinheit 30e und der weiteren Erfassungseinheit 82e, mittig angeordnet sind.
Die Bearbeitungseinheit 12e und/oder die Fortbewegungseinheit 14e werden/wird bei einem Bearbeiten des Objekts 68e, vorzugsweise bei einem Bearbeiten des Objekts 68e entlang der Bearbeitungslinie 76e, in Abhängigkeit von den Lokalisierungselementen 74e angesteuert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Lu Yonghua, Zhang Jia, Li Xiaoyan et al. (vgl. Lu Yonghua, Zhang Jia, Li Xiaoyan. A robust method for adaptive center extraction of linear structured light stripe. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2020, 37(4); 586-596 [0128]

Claims

Autonomes oder manuelles Arbeitsgerät (10b), insbesondere Roboter, mit einer Bearbeitungseinheit (12b), insbesondere einer Bohreinheit, mit einer Fortbewegungseinheit (14b) zu einem Fortbewegen der Bearbeitungseinheit (12b) und mit einer Steuereinheit (16b) zumindest zu einer Ansteuerung der Bearbeitungseinheit (12b), gekennzeichnet durch eine an der Fortbewegungseinheit (14b) angeordnete Erfassungseinheit (30b) zur Erfassung zumindest eines Lokalisierungsreferenzelements (22b), wobei die Steuereinheit (16b) dazu vorgesehen ist, zumindest in Abhängigkeit von dem mittels der Erfassungseinheit (30b) erfassten Lokalisierungsreferenzelement (22b) eine Position und eine Ausrichtung zumindest eines Teils der Bearbeitungseinheit (12b) zu ermitteln.
Autonomes oder manuelles Arbeitsgerät (10b) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine höhenverstellbare Arbeitsplattform (32b), welche an der Fortbewegungseinheit (14b) angeordnet ist und auf welcher die Erfassungseinheit (30b) angeordnet ist.
Autonomes oder manuelles Arbeitsgerät (10b) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Neigungsmesser (34b), wobei die Steuereinheit (16b) dazu vorgesehen ist, die Position und die Ausrichtung zumindest des Teils der Bearbeitungseinheit (12b) in einem Arbeitsumgebungsmodell in Abhängigkeit von mittels der Erfassungseinheit (30b) und des Neigungsmessers (34b) ermittelten Messgrößen zu ermitteln.
Autonomes oder manuelles Arbeitsgerät (10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Neigungsmesser (34b), wobei die Steuereinheit (16b) dazu vorgesehen ist, zumindest eine Messgröße des Neigungsmessers (34b) zur Unterstützung einer Erfassung des zumindest einen Lokalisierungsreferenzelements (22b) zu verarbeiten.
Autonomes oder manuelles Arbeitsgerät (10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16b) dazu vorgesehen ist, einen Bedarf an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen (108b) zu überprüfen.
Autonomes oder manuelles Arbeitsgerät (10b) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16b) dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einer Überprüfung des Bedarfs an zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelementen (108b) eine Soll-Montageposition für zumindest ein zusätzliches Lokalisierungsreferenzelement (108b) zu bestimmen.
Autonomes oder manuelles Arbeitsgerät (10b) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16b) dazu vorgesehen ist, eine Ist-Position des zusätzlichen Lokalisierungsreferenzelements (108b) mittels der Erfassungseinheit (30b) zu ermitteln.
Autonomes oder manuelles Arbeitsgerät (10b) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Steuereinheit (16b) ein Bearbeitungsplan für die Bearbeitungseinheit (12b) hinterlegt ist, wobei der Bedarf an Lokalisierungsreferenzelementen (22b, 108b) von dem Bearbeitungsplan abhängig ist.
System (36b) mit einem autonomen oder manuellen Arbeitsgerät (10b) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und zumindest mit dem Lokalisierungsreferenzelement (22b).
Verfahren zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten eines Objekts (68b), insbesondere zu einem zumindest teilweise automatischen Erzeugen von Bohrlöchern in einem Objekt (68b), vorzugsweise einem Gebäudeteil, mittels eines autonomen oder manuellen Arbeitsgeräts (10b), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, oder mittels eines Systems (36b), insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in Abhängigkeit von einem mittels einer an einer Fortbewegungseinheit (14b) eines Arbeitsgeräts (10b) angeordneten Erfassungseinheit (30b) des Arbeitsgeräts (10b) erfassten Lokalisierungsreferenzelement (22b) eine Position und eine Ausrichtung zumindest eines Teils einer Bearbeitungseinheit (12b) des Arbeitsgeräts (10b) ermittelt wird.