DE202022100848U1 - Robot for simple surface processing, especially wall and ceiling processing - Google Patents
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Abstract
Roboter zur Bearbeitung von Oberflächen, insbesondere Wänden, Decken und/oder Böden aufweisend
a. ein Fahrgestell mit zwei auf einer gemeinsamen Achslinie angeordneten parallelen Rädern (5) sowie einer weiteren lenkbaren Achse mit mindestens einem Rad (4) und
b. zwei am Fahrgestell einander diametral gegenüberliegenden Laserentfernungsmessern und/oder Ultraschallsensoren, insbesondere Laserscannern (3), die eingerichtet sind, eine horizontale Ebene 360° um den Roboter herum zu vermessen,
c. einen auf dem Fahrgestell angeordneten Hebetisch (6), auf dem ein mindestens zwei-, insbesondere maximal achtachsiger, Roboterarm (1) montiert ist, wobei der Roboterarm eine Aufnahme und Kontaktierungen zur wahlweisen Aufnahme und Kontaktierung einer Kamera, und/oder einer Werkzeuges, insbesondere einer Sprühpistole und/oder einer Schleifmaschine (2), aufweist.
Having robots for processing surfaces, in particular walls, ceilings and/or floors
a. a chassis with two parallel wheels (5) arranged on a common axle line and a further steerable axle with at least one wheel (4) and
b. two laser range finders and/or ultrasonic sensors, in particular laser scanners (3) diametrically opposite one another on the chassis, which are set up to measure a horizontal plane 360° around the robot,
c. a lifting table (6) arranged on the chassis, on which a robot arm (1) with at least two axes, in particular a maximum of eight axes, is mounted, the robot arm having a receptacle and contacts for selectively receiving and contacting a camera and/or a tool, in particular a spray gun and/or a grinder (2).
Description
Die Erfindung befasst sich mit einem Roboter zur Bearbeitung von Oberflächen, insbesondere Wänden und/oder Decken.The invention deals with a robot for processing surfaces, in particular walls and/or ceilings.
Es sind zahlreiche derartige Roboter bekannt, die teilweise komplexe Aufbauten und/oder Steuerungen aufweisen.Numerous robots of this type are known, some of which have complex structures and/or controls.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen robusten, einfachen und preisgünstigen Roboter anzugeben, der in der Lage ist, autonom oder zusammen mit einem „Operator“ einen Arbeitsbereich und/oder eine oder mehrere Oberflächen und/oder Räume zu bearbeiten und diesen dabei zu unterstützten.The object of the invention is to specify a robust, simple and inexpensive robot that is able to process a work area and/or one or more surfaces and/or rooms autonomously or together with an “operator” and to support the latter in the process.
Gelöst wird die Aufgabe durch einen Roboter zur Bearbeitung von Oberflächen, insbesondere Wänden, Decken und/oder Böden aufweisend
- a) ein Fahrgestell mit zwei auf einer gemeinsamen Achslinie angeordneten parallelen Rädern sowie einer weiteren lenkbaren Achse mit mindestens einem Rad und
- b) zwei am Fahrgestell einander diametral gegenüberliegend angeordneten Laserentfernungsmessern, die eingerichtet sind, eine horizontale Ebene 360° um den Roboter herum zu vermessen und/oder Ultraschallsensoren
- c) einen auf dem Fahrgestell angeordneten Hebetisch, der am Roboter so angeordnet ist, dass er durch den Roboter vertikal verfahren werden kann und auf dem ein mindestens zwei-, insbesondere maximal achtachsiger, Roboterarm montiert ist,
- a) a chassis with two parallel wheels arranged on a common axle line and a further steerable axle with at least one wheel and
- b) two laser range finders arranged diametrically opposite one another on the chassis, which are set up to measure a horizontal plane 360° around the robot and/or ultrasonic sensors
- c) a lifting table arranged on the chassis, which is arranged on the robot in such a way that it can be moved vertically by the robot and on which a robot arm with at least two axes, in particular a maximum of eight axes, is mounted,
Gelöst wird die Aufgabe auch durch ein System aufweisend einen erfindungsgemäßen Roboter, mindestens eine Kamera und mindestens eine Sprühpistole und/oder eine Schleifmaschine und/oder ein Werkzeug zur Oberflächenbearbeitung sowie insbesondere durch ein System aufweisend einen erfindungsgemäßen Roboter, mindestens eine Kamera und mindestens eine Sprühpistole und/oder eine Schleifmaschine und/oder ein Werkzeug zur Oberflächenbearbeitung und/oder -inspektion sowie eine Mehrzahl von Codes, zum Beispiel aufstellbare Barcodes und/oder aufbringbare, insbesondere selbstklebende, Barcodes, und/oder Marker und/oder dreidimensionale Laserscannerzielmarke und/oder dreidimensionale Markern zur Anbringung an einer Wand, Decke oder einem Boden und/oder einer Oberfläche zum Befestigen und/oder zum Aufstellen. Insbesondere können Barcodes zur Anbringung auf der Oberfläche oder aufstellbare Marker verwendet werden. Aufstellbare Marker können Information in Ihrer Form, Oberflächenstruktur und/oder Oberflächenbeschaffenheit und/oder in einem aufgedruckten Code beinhalten. Aufstellbare Marker haben den Vorteil, dass sie die zu bearbeitende Oberfläche nicht verdecken. Sie können beispielsweise auf dem Boden mit einem Abstand von 0, insbesondere von 2 cm, bis 20 cm vor einer Wand aufgestellt werden. So sind sie bei der Bearbeitung er Wand nicht im Weg.The object is also achieved by a system having a robot according to the invention, at least one camera and at least one spray gun and/or a grinding machine and/or a tool for surface processing, and in particular by a system having a robot according to the invention, at least one camera and at least one spray gun and/or a grinding machine and/or a tool for surface processing and/or inspection and a plurality of codes, for example barcodes that can be set up and/or barcodes that can be applied, in particular self-adhesive, barcodes, and/or markers and/or three-dimensional laser scanner target branding and/or three-dimensional markers for attachment to a wall, ceiling or floor and/or surface for attachment and/or placement. In particular, barcodes for attachment to the surface or markers that can be set up can be used. Deployable markers may include information in their shape, surface texture and/or finish and/or in an imprinted code. Stand-up markers have the advantage that they do not cover the surface to be worked on. For example, they can be placed on the floor at a distance of 0, in particular 2 cm, to 20 cm in front of a wall. So they are not in the way when working on the wall.
Mit besonderem Vorteil weist der der Roboter eine manuelle, insbesondere lokale, Steuerungseinrichtung auf oder ist er mit einer solchen, insbesondere unmittelbar, gekoppelt. Dabei ist der Roboter insbesondere eingerichtet zum Fahren und Lenken des Roboters sowie zum Bewegen einer und/oder mehrerer in der Aufnahme aufgenommenen Kamera/s durch Heben und Senken des Hebetisches und Ansteuerung des Roboterarms, wobei das Fahren und Lenken und das Bewegen mittels der manuellen Steuerung erfolgt.The robot particularly advantageously has a manual, in particular local, control device or is coupled to such a device, in particular directly. In this case, the robot is set up in particular to drive and steer the robot and to move one and/or more cameras recorded in the recording by raising and lowering the lifting table and controlling the robot arm, with the driving and steering and the movement being carried out using the manual control.
Vorteilhafterweise ist der Roboter eingerichtet zum Erkennen von auf Oberflächen, insbesondere mindestens einer Wand, einer Decke oder einem Boden, aufgebrachten und/oder aufgestellten Barcodes und/oder Markern und/oder dreidimensionalen Laserscannerzielmarken und/oder dreidimensionalen Markern mittels der Kamera, mindestens einer weiteren Kamera und/oder der Laserentfernungsmesser und zur Festlegung eines, insbesondere einer Vielzahl, von Bearbeitungsbereichen auf der Oberfläche auf Basis mindestens eines/einer erkannten Codes, insbesondere Barcodes, Markers, und/oder mindestens eines dreidimensionalen Markers und/oder dreidimensionalen Laserscannerzielmarke und insbesondere einer Eingabe der Form, Höhe und/oder Länge des mindestens einen Bearbeitungsbereichs, wobei die Position der Barcodes und/oder Marker und/oder dreidimensionalen Markers und/oder dreidimensionale Laserscannerzielmarken in einem Referenzsystem, insbesondere ausschließlich, mittels der Bilddaten einer Kamera und/oder einer weiteren Kamera, Positionsdaten des Hebetischs und des Roboterarm sowie Messungen der zwei Laserentfernungsmessern und/oder Ultraschallsensoren und/oder Sensoren erfolgt. Dies erleichtert die Festlegung des Arbeitsplans und somit die Steuerung des Roboters. Auf eine Eingabe oder Eingabemöglichkeit kann aber auch verzichtet werden, insbesondere wenn eine solche Information für den Roboter erkennbar im Code beinhaltet ist.Advantageously, the robot is set up to recognize barcodes and/or markers and/or three-dimensional laser scanner target marks and/or three-dimensional markers applied and set up on surfaces, in particular at least one wall, a ceiling or a floor, using the camera, at least one additional camera and/or the laser rangefinder and to define one, in particular a large number of, processing areas on the surface on the basis of at least one/one recognized code, in particular barcodes, markers, and/or at least one three-dimensional marker and/or three-dimensional laser scanner target and in particular an input of the shape, height and/or length of the at least one processing area, with the position of the barcodes and/or markers and/or three-dimensional markers and/or three-dimensional laser scanner targets in a reference system being determined, in particular exclusively, by means of image data from a camera and/or another camera, position data of the lifting table and the robot arm and measurements from the two laser rangefinders and/or ultrasonic sensors and/or sensors. This makes it easier to define the work plan and thus to control the robot. However, an input or an input option can also be dispensed with, in particular if such information is included in the code in a way that the robot can see it.
Bevorzugt ist der Roboter eingerichtet zum Erkennen von mindestens einem/einer auf einer Wand, und/oder einer Decke und/oder einem Boden und/oder Oberfläche aufgebrachten und/oder aufgestellten Code, wie Barcode und/oder Marker und/oder dreidimensionalen Laserscannerzielmarke und/oder dreidimensionalen Marker enthalten Information zur Lage und/oder Begrenzung eines Bearbeitungsbereichs relativ zum Code, beispielsweise zum Barcode und/oder Marker mittels Kamera und/oder mindestens einer weiteren Kamera und/oder der Laserentfernungsmesser und/oder Ultraschallsensoren und ist der Roboter eingerichtet zur Festlegung eines, insbesondere einer Vielzahl, von Bearbeitungsbereichen auf Basis mindestens eines erkannten Codes, wie Barcode und/oder dreidimensionaler Marker und oder Marke und/oder und/oder dreidimensionale Laserscannerzielmarke und darin enthaltenen Information zur Lage und/oder Begrenzung des Bearbeitungsbereichs und insbesondere einer Eingabe der Form, Höhe und/oder Länge des mindestens einen Bearbeitungsbereichs, wobei der Roboter insbesondere eingerichtet ist, die Position des Codes, wie Barcodes und/oder dreidimensionaler Marker und/oder dreidimensionale Marke und oder Marke und/oder dreidimensionaler Marker und/oder dreidimensionale Laserscannerzielmarke in einem Referenzsystem, insbesondere ausschließlich, mittels der Bilddaten der Kamera und/oder der weiteren Kamera, Positionsdaten des Hebetischs und des Roboterarm sowie Messungen der zwei Laserentfernungsmessern und/oder Ultraschallsensoren zu bestimmen. Dies erleichtert die Festlegung des Arbeitsplans und somit die Steuerung des Roboters.Preferably, the robot is set up to recognize at least one on a Code applied and/or set up on a wall and/or a ceiling and/or a floor and/or surface, such as a barcode and/or marker and/or three-dimensional laser scanner target and/or three-dimensional marker contain information on the position and/or delimitation of a processing area relative to the code, for example the barcode and/or marker by means of a camera and/or at least one additional camera and/or the laser rangefinder and/or ultrasonic sensors, and the robot is set up to define one, in particular a large number of processing areas on the basis of at least one recognized code, such as a barcode and /or three-dimensional marker and/or brand and/or and/or three-dimensional laser scanner target mark and information contained therein on the position and/or delimitation of the processing area and in particular an input of the shape, height and/or length of the at least one processing area, the robot being set up in particular to determine the position of the code, such as barcodes and/or three-dimensional marker and/or three-dimensional mark and or brand and/or three-dimensional marker and/or three-dimensional laser scanner target mark in a reference system, in particular exclusively, by means of the image data of the camera and/or the additional camera, To determine position data of the lifting table and the robotic arm as well as measurements of the two laser range finders and/or ultrasonic sensors. This makes it easier to define the work plan and thus to control the robot.
Mit Vorteil ist der Roboter eingerichtet zum automatischen Bearbeiten und/oder Schleifen und/oder Sprühen und/oder Bearbeiten eines Bearbeitungsbereichs, insbesondere einer Mehrzahl von Bearbeitungsbereichen einer Oberfläche. Dies erleichtert die Steuerung des Roboters.The robot is advantageously set up for automatically processing and/or grinding and/or spraying and/or processing a processing area, in particular a plurality of processing areas of a surface. This makes it easier to control the robot.
Bevorzugt ist der Roboter eingerichtet zum automatischen Beenden der Aktivität, des automatischen Bearbeitens, insbesondere des Schleifens und/oder Sprühens bei und/oder korrespondierend zu der Erkennung eines Stoppcodes in einem Code wie einem Barcode und/oder Marker und/oder dreidimensionale Laserscannerzielmarke und/oder dreidimensionalen Marker, insbesondere mittels der Laserscanner und/oder Ultraschallsensoren und/oder einer oder mehrerer Kameras. Dies kann die Arbeitssicherheit deutlich erhöhen und ein Steuern des Roboters erleichtern.The robot is preferably set up to automatically end the activity, the automatic processing, in particular the grinding and/or spraying upon and/or corresponding to the detection of a stop code in a code such as a barcode and/or marker and/or three-dimensional laser scanner target and/or three-dimensional marker, in particular by means of the laser scanner and/or ultrasonic sensors and/or one or more cameras. This can significantly increase occupational safety and make it easier to control the robot.
Mit besonderem Vorteil Roboter nach einem der vorstehenden Ansprüche eingerichtet zum automatischen Beginn einer Aktivität, des Schleifens und/oder Sprühens bei der Erkennung eines Startcodes in einem/einer Barcode und/oder dreidimensionalen Marker, insbesondere mittels der Laserscanner und/oder einer Kamera, insbesondere eines vordefinierten relativ zur Position des/der Barcodes und/oder Markers und/oder dreidimensionalen Laserscannerzielmarke und/oder dreidimensionalen Markers und/oder absolut definierten Bearbeitungsbereichs.With particular advantage, a robot according to one of the preceding claims set up for the automatic start of an activity, grinding and/or spraying upon detection of a start code in a barcode and/or three-dimensional marker, in particular by means of the laser scanner and/or a camera, in particular a predefined relative to the position of the barcode(s) and/or marker and/or three-dimensional laser scanner target and/or three-dimensional marker and/or absolutely defined processing area.
Bevorzug ist der Roboter eingerichtet zur Entgegennahme einer Eingabe bezüglich der Form, Länge und/oder Höher eines Bearbeitungsbereichs, sowie insbesondere zur Anzeige der Eingabe. Dies kann die Festlegung der Bearbeitungsbereiche erleichtern. So kann mit einem oder wenigen Parametern ein Bearbeitungsbereich insbesondere relativ zu einem Barcode und/oder Marker und/oder dreidimensionalen Laserscannerzielmarke und/oder dreidimensionalen Marker vorgenommen werden Insbesondere ist der Hebetisch ausschließlich vertikal, insbesondere senkrecht zur Verfahrebene des Fahrwerks und/oder der Achsen der Räder verfahrbar. Dazu weist der Roboter insbesondere eine entsprechende Vorrichtung, insbesondere eine Lagerung und einen Antrieb auf.The robot is preferably set up to accept an input regarding the shape, length and/or height of a processing area, and in particular to display the input. This can make it easier to define the working areas. With one or a few parameters, a processing area can be made, in particular relative to a barcode and/or marker and/or three-dimensional laser scanner target mark and/or three-dimensional marker. In particular, the lifting table can only be moved vertically, in particular perpendicular to the travel plane of the chassis and/or the axles of the wheels. For this purpose, the robot has in particular a corresponding device, in particular a bearing and a drive.
Vorteilhafterweise ist der Roboter eingerichtet, den Hebetisch mittels eines Seilzuges in der Höhe zu verfahren und insbesondere den Seilzug mittels eines Motors zu bewegen, wobei der Roboter insbesondere so eingerichtet ist, dass der Motor mittels einer im Roboter ausgeführten Software gesteuert wird. Dies stellt eine einfache, robuste und ausreichend genaue sowie zuverlässige Möglichkeit der Ausgestaltung des Hebetischs dar.The robot is advantageously set up to move the height of the lifting table by means of a cable and in particular to move the cable by means of a motor, the robot being set up in particular in such a way that the motor is controlled by software running in the robot. This represents a simple, robust and sufficiently accurate and reliable way of designing the lifting table.
Bevorzugt ist der Roboter eingerichtet, mehrere Sicherheitsbereiche um den Roboter, insbesondere mittels der Laserentfernungsmesser und/oder Ultraschallsensoren, zu überwachen und das Vorhandensein von Objekten, insbesondere Menschen, in den Sicherheitsbereichen zu erkennen, wobei die Sicherheitsbereiche so angeordnet sind, das mindestens ein erster Sicherheitsbereich einen zweiten Sicherheitsbereich vollständig oder teilweise umgibt und wobei der Roboter eingereicht ist, auf das Vorhandensein von Objekten, insbesondere Menschen, in den verschiedenen Sicherheitsbereichen unterschiedlich zu reagieren, wobei bei Objekten, insbesondere Menschen, in einem der Sicherheitsbereichen ein, insbesondere sofortiges, Abschalten und/oder Stillstehen des Roboters bewirkt wird und in einem anderen Sicherheitsbereich kein Abschalten und kein Stillstehen bewirkt wird, sondern eine, insbesondere akustische und/oder optische, Warnung durch den Roboter erfolgt. Dies ermöglicht ein sicheres Arbeiten von Menschen in der Umgebung des Roboters ohne die Arbeit des Roboters unnötig einzuschränken oder zu unterbrechen.The robot is preferably set up to monitor a number of safety areas around the robot, in particular by means of the laser range finder and/or ultrasonic sensors, and to detect the presence of objects, in particular people, in the safety areas, the safety areas being arranged in such a way that at least a first safety area completely or partially surrounds a second safety area and the robot being able to react differently to the presence of objects, in particular people, in the various safety areas, with objects, in particular people, in one of the safety areas being switched off and/or standing still, in particular immediately Robot is effected and no switching off and no standstill is effected in another safety area, but an, in particular acoustic and / or visual, warning is given by the robot. This allows people to work safely in the vicinity of the robot without unnecessarily restricting or interrupting the work of the robot.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Roboterarmrobotic arm
- 22
- Schleifmaschinegrinding machine
- 33
- Laserscannerlaser scanner
- 44
- Lenkbares DoppelradSteerable double wheel
- 55
- Radwheel
- 66
- Hebetischlifting table
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Legal Events
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R207 | Utility model specification |