EP4524338A1 - Kanalinspektions- und/oder wartungssystem - Google Patents

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Publication number
EP4524338A1
EP4524338A1 EP24197960.8A EP24197960A EP4524338A1 EP 4524338 A1 EP4524338 A1 EP 4524338A1 EP 24197960 A EP24197960 A EP 24197960A EP 4524338 A1 EP4524338 A1 EP 4524338A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control commands
effector
base unit
movement
links
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24197960.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Kennerknecht
Philipp Kremer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ipek International GmbH
Original Assignee
Ipek International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ipek International GmbH filed Critical Ipek International GmbH
Publication of EP4524338A1 publication Critical patent/EP4524338A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F7/00—Other installations or implements for operating sewer systems, e.g. for preventing or indicating stoppage; Emptying cesspools
    • E03F7/12—Installations enabling inspection personnel to drive along sewer canals

Definitions

  • the invention relates to a sewer inspection and/or maintenance system with a lifting device comprising several links, which is arranged on a carriage and at whose free end working means, such as a camera or a tool, are arranged, as well as to a method for controlling a sewer inspection and/or maintenance system.
  • crawler F and lift H The separate or independent control of crawler F and lift H is a complex process and requires extensive experience and good orientation skills from the operator.
  • the operator must manually coordinate and coordinate the movements of the crawler and lift, and if necessary, the movement of the inspection camera mounted on the lift, so that the inspection camera is moved to the desired position in the sewer.
  • the operator must maintain an eye on the surroundings. For example, to avoid a collision of the inspection camera with the sewer wall or other obstacles, such as when the lifting arm is raised.
  • the object of the present invention is therefore to provide solutions that enable simpler and safer operation and control of a sewer inspection and/or maintenance system in a sewer or pipe.
  • the advantage here is that an operator no longer has to control the base unit and/or the links individually to initiate a desired movement of the effector, but rather controls the effector itself by specifying which movement the effector should perform using the input means.
  • control unit can be coupled to the base unit and further adapted to generate third control commands based on the first control commands provided to it, with which the base unit can be controlled, wherein the third control commands cause a movement (forward and/or backward travel) of the base unit in the channel, wherein the combination of movement of the links and movement of the base unit causes a movement of the effector in accordance with the translational and/or rotational movement of the first control commands.
  • the base unit may comprise a carriage.
  • the effector may comprise a tool or a sensor device, in particular a camera device, although the invention is not limited thereto.
  • the input device can be a joystick or a touch-sensitive input device.
  • At least one member of the plurality of members may be coupled to the base unit, wherein this member is preferably movable relative to the base unit.
  • the number of links can be coupled together in pairs, with two coupled links being movable relative to each other.
  • the control unit can be coupled to the base unit, wherein the control unit generates third control commands based on the first control commands provided to it, wherein the third control commands cause a movement of the base unit in the channel, wherein based on the combination of movement of the links and movement of the base unit, the effector is moved according to the translational and/or rotational movement of the first control commands.
  • the second control commands and/or the third control commands are selected in such a way that a smooth, advantageously jerk-free movement of the effector is achieved when the links and/or the base unit are moved.
  • the method may comprise a teaching step, wherein in the teaching step the members are each moved from an initial position to an end position by means of the actuating means assigned to them, wherein information about the respective initial position and end position is stored in a memory device of the control unit, and wherein the generation of the second control commands takes place taking into account the initial position and end position of the respective members.
  • the predetermined (desired or controlled) position of the effector relative to the base unit is achieved by a combined movement of the links.
  • the present invention makes it possible to move an end effector to a specific location (position) in the channel without the system operator having to control the carriage and the lift (and possibly the end effector) separately or independently of one another.
  • the entire system is steered towards a predetermined point in the channel, with the operator only having to control the end effector.
  • an input device is provided for control, with which the entire system is controlled – transparently for the operator. This means that the input device only specifies which movement (translational and/or rotational) the end effector must perform in the channel in order to bring the end effector to the desired point in the channel. From the operator's perspective, therefore, only the end effector is controlled.
  • the entire system i.e., carriage, lift, and possibly end effector, synchronizes itself independently, so that the movements of the individual components (carriage, lift, and possibly end effector) ultimately move the end effector to the desired point in the channel.
  • the end effector is also referred to below as the effector.
  • the effector can be, for example, a gripper, a tool, a sensor, or a camera, although the invention is not limited to these.
  • Fig. 2 shows (in a schematic manner) a sewer inspection and/or maintenance system 1 according to the invention, which, according to the embodiment shown here, has a base unit B designed as a carriage F, an input device EE and a control unit SE.
  • the base unit B or the carriage F can be moved in a channel, preferably in both directions, ie forwards and backwards.
  • the base unit B is coupled to a control device (SV) via a communication network 10, which can be designed as a wired or wireless communication network.
  • SV control device
  • the control device SV here comprises an input device EE and a control unit SE.
  • the control unit SE can also be provided in the base unit B, while the control device SV essentially only comprises the input device EE.
  • the input device EE is provided to control the movement of the effector in space (i.e., in the channel), as described in more detail below.
  • the input device EE can comprise a joystick whose lever can be tilted in any direction. It can be advantageous if the joystick is designed as a so-called 3D joystick, in which the lever can not only be tilted in any direction, but can also be moved up and down and rotated, thus enabling three-dimensional movement of the effector to be controlled in space. In cases where the effector is only to be moved in two dimensions, a 2D joystick is sufficient.
  • the input device EE may also comprise a touch-sensitive input device, such as a tablet.
  • the specific design of the input device EE is not essential to the invention. What is important is that it has means that enable control of the effector.
  • a lifter H is arranged on the base unit, which comprises a number of links G n .
  • the lifter is connected to its first link (in Fig. 2 the element G 1 ) is arranged on the base unit.
  • the last element (in Fig. 2 the member G 5 ) of the lifter H has a free end at which the effector E (for example a camera, a tool or the like) is arranged.
  • the members G 1 to G 5 are coupled in pairs, whereby two coupled members are movable relative to each other.
  • Link G 1 is coupled to link G 2 , with link G 2 being movable relative to link G 1 (in this case, rotatable).
  • Link G 3 is coupled to link G 2 , with link G 3 being movable relative to link G 2 (in this case, pivotable relative to link G 2 ).
  • Link G 4 is coupled to link G 3 , with link G 4 being movable relative to link G 3 (in this case, pivotable relative to link G 3 ).
  • link G 5 is coupled to link G 4 , with link G 5 being movable relative to link G 4 (in this case, rotatable relative to link G 4 ).
  • At least one controllable actuating means S n is assigned to each member G n , wherein the members G n are movable relative to the base unit B and relative to one another by means of the actuating means S n assigned to them.
  • the base unit B Due to the arrangement of the lifter H on the base unit B, whereby the first link G 1 is movable relative to the base unit B, the base unit B is part of the above-mentioned kinematic chain, so that the overall system represents or forms a continuous kinematic chain from the base unit B via the link G 1 to the link G 5 .
  • the adjusting means S n are controllable independently of each other. According to the invention, the adjusting means S n are controlled in such a way that the entire System, ie the base unit B and the links G n , are independently synchronized with the result that the movements of the individual components (base unit B and the links G n ) move the effector E to the desired point in the channel. Examples of this are given with reference to Fig. 3 and Fig. 4 described.
  • the input device EE is provided to control the movement of the effector (e.g. a camera) in the channel, i.e. with the help of the input device EE the effector is moved in the channel to a desired point. It is important here that the user controls the effector E with the input device EE, i.e. uses the input device EE to specify how and in which direction the effector should move. This means that from the user's point of view it is not the base unit B and the elements G n that are controlled, but the effector itself.
  • the base unit B and the elements G n are actually controlled in such a way that the effector performs a movement that corresponds to the user's input on the input device EE.
  • the advantage here is that the user does not have to worry about the movement of the base unit B or the control of the elements G n . This makes moving the effector E through the channel easier, safer and more efficient.
  • the input device EE receives user inputs (e.g., tilting or turning a joystick). For example, tilting the joystick forward should cause the camera (effector) to move forward in the channel. Turning the joystick should align the camera in the channel in the desired direction (e.g., turning it to the right pans the camera to the right). Tilting and turning the joystick can be performed simultaneously by an operator, so that the camera is moved forward in the channel and simultaneously panned to the side. However, the invention is not limited to these examples.
  • the input device EE Based on the user inputs, the input device EE generates first control commands SI 1 and provides them to the control unit SE.
  • the first control commands SI 1 include information about a translational and/or rotational movement that is to be performed with the effector E or that the effector E is to perform.
  • the first control commands SI 1 include information that the effector is to be moved forward (translational movement).
  • the user controls the effector E with the input device EE.
  • the control unit SE receives the first control commands SI 1 and, based on the first control commands SI 1 , generates second control commands SI 2 with which the actuating means S n can be controlled.
  • the actuating means S n can be controlled with the second control commands SI 2 such that the elements G n assigned to the actuating means S n are moved (relative to one another and relative to the base unit B) such that the effector E is moved according to the first control commands SI 1 - the effector E therefore executes the translational and/or rotational movement(s) specified in the first control commands SI 1 .
  • the second control commands SI 2 are then fed to the respective actuating means S n , which then cause a corresponding movement of the respective link G n .
  • the control unit SE is preferably (i.e. optionally) further adapted to generate third control commands SI 3 based on the first control commands SI 1 provided to it, with which the base unit B can be controlled.
  • the third control commands SI 3 can cause the base unit B to move within the channel (forwards and preferably also backwards).
  • the third control commands SI 3 are fed to the base unit B, which then executes the corresponding movement (travel movement) forwards or backwards. If, for example, the effector is to be moved forwards within the channel, it may be sufficient to simply move or travel the carriage F forwards accordingly.
  • the combination of movement of the links G n and movement of the base unit B causes the effector E to move in accordance with the translational and/or rotational movement(s) of the first control commands SI 1 .
  • the camera should be moved forward in the channel and simultaneously panned to the right (this information is contained in the first control commands SI 1 ).
  • the actuating means S n and indirectly via the actuating means the links G n are caused to move in such a way that the camera is panned to the right (in the example of the Fig. 2
  • link G 2 can be caused to rotate to the right, causing effector E, or the camera, to swivel to the right.
  • the third control command SI 3 causes the crawler to move forward in the channel, causing the camera to move forward in the channel.
  • the control of base unit B and links G n is transparent to the operator – from his perspective, the operator always controls effector E, i.e., the movement of the effector in the channel.
  • actuators S n and the base unit B always need to be moved. For example, if the camera is only to be moved forward in the channel, it may be sufficient to generate only the corresponding third control commands SI 3 , which are used to control the crawler. In another example, if the camera is only to be panned to the right, it may be sufficient to generate only the corresponding second control commands SI 2 , which are used, for example, to control the Element G 2 (or the adjusting means S 2 assigned to element G 2 ) is caused to perform a rotational movement to the right.
  • a predetermined position of the effector E relative to the base unit B is achieved by a combined movement of the links G n .
  • An additional translational movement of the effector in the channel is achieved by moving the base unit in the channel, whereby the operator controls neither the links nor the base unit, but rather specifies the movement of the effector with the input device EE.
  • a learning step can be provided in which the elements G n are each moved from an initial position to an end position by means of their associated actuating means S n , with information about the respective initial position and end position being stored in a memory device of the control unit SE.
  • the initial position and end position of the respective elements G n can be taken into account. "Overcontrol" of the elements can thus be prevented.
  • link G 3 By deflecting link G 3 upward, the effector is simultaneously moved backward.
  • the further link G 3 is deflected, the further the effector moves backward, and the less the carriage needs to be moved backward. Reducing the carriage movements can be advantageous, especially on uneven ground.
  • the desired position of the effector can also be achieved by raising link G 1 and moving the carriage F backward. However, in this case, the carriage must travel a greater distance.
  • Fig. 3 shows an application example of a system according to the invention.
  • a carriage F there is a carriage F.
  • a jack is mounted on the carriage, which here has two links G 1 and G 2.
  • the first link G 1 of the jack is mounted on the carriage and can be deflected against the carriage.
  • the second link G 2 is hinged to the first link G 1 , so that the The lifter essentially forms a lifting arm.
  • the effector E (for example, an inspection camera) is arranged at the free end of the second link G 2 .
  • Corresponding actuating means S 1 , S 2 are assigned to the links G 1 , G 2 in order to move the links G 1 , G 2 in accordance with the second control commands SI 2 , as described above.
  • An effector E is to be moved from an initial position P1 to a target position P2, while maintaining its orientation.
  • the operator operates the input device such that the effector E moves essentially along the dashed arrow.
  • the control of the actuators is transparent to the operator. If the input device is a joystick, for example, the joystick is tilted forward and simultaneously raised, which corresponds to a movement of the effector along the dashed arrow.
  • the control unit SE determines the corresponding second and third control commands SI 2 and SI 3 from the position or movement of the joystick (this information is contained in the first control commands SI 1 ).
  • the third control commands cause the carriage to move forward by the distance ⁇ h.
  • the second control commands SI 2 cause the first and second actuators S 1 and S 2 to move the links G 1 and G 2 such that the effector is raised by the distance ⁇ v.
  • the first link G 1 is thus pivoted upward.
  • the second link G 2 is pivoted downward relative to the first link G 1 (the angle ⁇ between the first link G 1 and the second link G 2 decreases) to maintain an unchanged orientation of the effector.
  • the second and third control commands S 1 and S 2 are selected or adjusted in such a way that the most uniform and smooth movement of the effector is achieved (in which Fig. 3 In the example shown, the second and third control commands S 1 and S 2 are selected so that the effector moves along the dashed arrow).
  • Fig. 4 shows another application example of a system according to the invention.
  • a lift is arranged on the carriage, which here has two links G 1 and G 2 as an example.
  • the lift is arranged on the carriage with the first link G 1 and can be deflected against the carriage.
  • the second link G 2 is hinged to the first link G 1 so that the lift essentially forms a lifting arm.
  • the effector E (for example an inspection camera) is arranged at the free end of the second link G 2.
  • the links G 1 , G 2 are assigned corresponding actuating means S 1 , S 2 in order to move the links G 1 , G 2 in accordance with the second control commands SI 2 , as described above.
  • An effector E is to be moved from an initial position P1 to a target position P2, while maintaining its orientation.
  • the operator operates the input device such that the effector E moves essentially along the dashed arrow.
  • the control of the actuators is transparent to the operator. If the input device is a joystick, for example, the joystick is tilted forward and simultaneously pressed down, which corresponds to a movement of the effector along the dashed arrow.
  • the control unit SE determines the corresponding second and third control commands SI 2 and SI 3 from the position or movement of the joystick (this information is contained in the first control commands SI 1 ).
  • the second control commands SI 2 cause the first and second actuators S 1 and S 2 to move the links G 1 and G 2 such that the effector is lowered by the distance ⁇ v.
  • the first link G 1 is thus pivoted downward.
  • the second link G 2 is pivoted upward relative to the first link G 1. (the angle ⁇ between the first link G 1 and the second link G 2 increases) in order to achieve an unchanged orientation of the effector.
  • the third control commands cause the trolley to move backward by a distance ⁇ h.
  • the target position P2 (from the trolley's perspective) is in front of the starting position P1, the trolley must be moved backward. Lowering the lifter by a distance ⁇ v would cause the effector to reach a final position that is in front of the desired target position.
  • a key advantage of the present invention is that, unlike prior art, the operator does not have to control the links and the carriage to achieve a desired movement of the effector. According to the invention, the operator controls the effector itself by controlling the movement to be performed by the effector using the input device. The operator no longer has to worry about controlling the links and the carriage and can concentrate fully on the movement/control of the effector. This significantly simplifies, accelerates, and increases safety.

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Abstract

Bereit gestellt wird ein Kanalinspektions- und/oder Wartungssystem (1), umfassend- eine in einem Kanal verfahrbare Basiseinheit (B),- eine Anzahl von Gliedern (G), denen jeweils zumindest ein steuerbares Stellmittel (S) zugeordnet ist, wobei die Glieder mittels der ihnen zugeordneten Stellmittel relativ zur Basiseinheit und relativ zueinander bewegbar sind,- einen Effektor (E), der an einem freien Ende eines der Glieder angeordnet ist, und- eine Steuereinheit (SE), die einerseits mit den Stellmitteln und andererseits mit einer Eingabeeinrichtung (EE) gekoppelt ist,wobei mittels der Eingabeeinrichtung und der Steuereinheit der Effektor bewegbar ist.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Kanalinspektions- und/oder Wartungssystem mit einer mehrere Glieder aufweisenden Hebeeinrichtung, die an einem Fahrwagen angeordnet ist und an dessen freien Ende Arbeitsmittel, etwa eine Kamera oder ein Werkzeug, angeordnet ist, sowie ein Verfahren zum Steuern eines Kanalinspektions- und/oder Wartungssystems.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Kanalinspektions- und/oder Wartungssysteme mit einem Fahrwagen und einem daran angeordneten Hebesystem sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der EP 2 689 227 A1 . Fig. 1 zeigt das aus der EP 2 689 227 A1 bekannte System. Das System besteht aus einem Fahrwagen F und einem daran angeordneten Heber H. Der Heber H weist mehrere Gelenke HG auf. An dem freien Ende des Hebers H ist hier eine Inspektionskamera IK angeordnet. Der Fahrwagen F ist mit einer Eingabeeinrichtung EE gekoppelt. Mit der Eingabeeinrichtung EE werden der Fahrwagen F und der Heber H unabhängig voneinander gesteuert, um die Kamera beispielsweise an eine bestimmte Position im Kanal zu bringen.
  • Die separate bzw. unabhängige Steuerung von Fahrwagen F und Heber H ist ein komplexer Vorgang und setzt eine umfangreiche Erfahrung und ein gutes Orientierungsvermögen des Bedieners voraus. Der Bediener muss die Bewegungen des Fahrwagens und des Hebers, und gegebenenfalls auch noch die Bewegung der an dem Heber angeordnete Inspektionskamera, manuell so aufeinander abstimmen und koordinieren, dass die Inspektionskamera an die gewünschte Position im Kanal gebracht wird. Gleichzeitig muss der Bediener die Umgebung im Blick behalten, um beispielsweise eine Kollision der Inspektionskamera mit der Kanalwandung oder anderen Hindernissen zu vermeiden, etwa wenn der Hebearm angehoben wird.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Lösungen bereitzustellen, die eine einfachere uns sichere Bedienung und Steuerung eines Kanalinspektions- und/oder Wartungssystems in einem Kanal bzw. Rohr ermöglichen.
    • Erfindungsgemäße Lösung
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Kanalinspektions- und/oder Wartungssystem und einem Verfahren zum Steuern eines Kanalinspektions- und/oder Wartungssystem nach den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Bereit gestellt wird demnach ein Kanalinspektions- und/oder Wartungssystem, umfassend
    • eine in einem Kanal verfahrbare Basiseinheit,
    • eine Anzahl von Gliedern, denen jeweils zumindest ein steuerbares Stellmittel zugeordnet ist, wobei die Glieder mittels der ihnen zugeordneten Stellmittel relativ zur Basiseinheit und relativ zueinander bewegbar sind,
    • einen Effektor, der an einem freien Ende eines der Glieder angeordnet ist, und
    • eine Steuereinheit, die einerseits mit den Stellmitteln und andererseits mit einer Eingabeeinrichtung gekoppelt ist,
    wobei
    • die Eingabeeinrichtung angepasst ist, basierend auf Benutzereingaben erste Steuerbefehle zu erzeugen und der Steuereinheit bereitzustellen, wobei die ersten Steuerbefehle Informationen über eine translatorische und/oder rotatorische Bewegung umfassen, die mit dem Effektor auszuführen sind, und
    • die Steuereinheit angepasst ist, basierend auf den ihr bereitgestellten ersten Steuerbefehlen zweite Steuerbefehle zu erzeugen, mit denen die Stellmittel steuerbar sind, wobei mit den zweiten Steuerbefehlen die Stellmittel so steuerbar sind, dass die Glieder derart bewegt werden, dass der Effektor gemäß der translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung der ersten Steuerbefehle bewegt wird.
  • Vorteilhaft hierbei ist, dass ein Bediener nicht mehr die Basiseinheit und/oder die Glieder einzeln steuern muss, um eine gewünschte Bewegung des Effektors zu veranlassen, sondern den Effektor selbst steuert, in dem er mittels der Eingabemittel angibt, welche Bewegung der Effektor durchführen soll.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Steuereinheit mit der Basiseinheit gekoppelt sein und weiter angepasst sein, basierend auf den ihr bereitgestellten ersten Steuerbefehlen dritte Steuerbefehle zu erzeugen, mit denen die Basiseinheit steuerbar ist, wobei mit den dritten Steuerbefehlen ein Verfahren (Fahrt nach vorne und/oder nach hinten) der Basiseinheit in dem Kanal bewirkt wird, wobei die Kombination aus Bewegung der Glieder und Verfahren der Basiseinheit ein Bewegen des Effektors gemäß der translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung der ersten Steuerbefehle bewirkt.
  • Damit "folgen" die Basiseinheit und die Glieder der gewünschten Bewegung des Effektors.
  • Die Basiseinheit kann einen Fahrwagen umfassen. Der Effektor kann ein Werkzeug oder eine Sensoreinrichtung, insbesondere Kameraeinrichtung, umfassen, wobei die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.
  • Die Eingabeeinrichtung kann ein Joystick oder eine berührungsempfindliche Eingabeeinrichtung sein.
  • Zumindest ein Glied der Anzahl von Gliedern kann mit der Basiseinheit gekoppelt sein, wobei dieses Glied vorzugsweise relativ zur Basiseinheit bewegbar ist.
  • Die Anzahl von Gliedern können paarweise miteinander gekoppelt sein, wobei zwei miteinander gekoppelte Glieder relativ zueinander bewegbar sind.
  • Bereit gestellt wird durch die Erfindung ferner ein Verfahren zum Steuern eines Kanalinspektions- und/oder Wartungssystems, wobei der Kanalinspektions- und/oder Wartungssystem umfasst:
    • eine in einem Kanal verfahrbare Basiseinheit,
    • eine Anzahl von Gliedern, denen jeweils zumindest ein steuerbares Stellmittel zugeordnet ist, wobei die Glieder mittels der ihnen zugeordneten Stellmittel relativ zur Basiseinheit und relativ zueinander bewegbar sind,
    • einen Effektor, der an einem freien Ende eines der Glieder angeordnet ist, und
    • eine Steuereinheit, die einerseits mit den Stellmitteln und andererseits mit einer Eingabeeinrichtung gekoppelt ist,
    wobei
    • an der Eingabeeinrichtung Benutzereingaben entgegengenommen werden, wobei die Benutzereingaben zum Steuern des Effektors bestimmt sind,
    • basierend auf den Benutzereingaben erste Steuerbefehle erzeugt werden und der Steuereinheit bereitgestellt werden, wobei die ersten Steuerbefehle Informationen über eine translatorische und/oder rotatorische Bewegung umfassen, die mit dem Effektor auszuführen sind, und
    • die Steuereinheit basierend auf den ihr bereitgestellten ersten Steuerbefehlen zweite Steuerbefehle erzeugt, mit denen die Steuereinheit die Stellmittel steuert, wodurch die Glieder derart bewegt werden, dass der Effektor gemäß der translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung der ersten Steuerbefehle bewegt wird.
  • Die Steuereinheit kann mit der Basiseinheit gekoppelt sein, wobei die Steuereinheit basierend auf den ihr bereitgestellten ersten Steuerbefehlen dritte Steuerbefehle erzeugt, wobei mit den dritten Steuerbefehlen ein Verfahren der Basiseinheit in dem Kanal bewirkt wird, wobei basierend auf der Kombination aus Bewegung der Glieder und Verfahren der Basiseinheit der Effektors gemäß der translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung der ersten Steuerbefehle bewegt wird.
  • Vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinheit zum oder beim Erzeugen der zweiten Steuerbefehle und/oder beim Erzeugen der dritten Steuerbefehle ermittelt,
    • welche Glieder mittels der ihnen zugeordneten Stellmittel wie bewegt werden müssen, und/oder
    • wie die Basiseinheit verfahren werden muss,
    damit die Bewegung der Glieder oder das Verfahren der Basiseinheit oder die Kombination aus Bewegung der Glieder und Verfahren der Basiseinheit ein Bewegen des Effektors gemäß der translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung der ersten Steuerbefehle bewirkt.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn die zweiten Steuerbefehle und/oder die dritten Steuerbefehle so gewählt werden, dass ein gleichmäßiges, vorteilhafterweise ruckelfreies Bewegen des Effektors bewirkt wird, wenn die Glieder und/oder die Basiseinheit bewegt werden.
  • Das Verfahren kann einen Einlernschritt umfassen, wobei in dem Einlernschritt die Glieder jeweils mittels der ihnen zugeordneten Stellmittel von einer Anfangsstellung in eine Endstellung bewegt werden, wobei Informationen über die jeweilige Anfangsstellung und Endstellung in einer Speichereinrichtung der Steuereinheit gespeichert werden, und wobei das Erzeugen der zweiten Steuerbefehle unter Berücksichtigung der Anfangsstellung und Endstellung der jeweiligen Glieder erfolgt.
  • Die vorbestimmte (gewünschte bzw. angesteuerte) Position des Effektors relativ zur Basiseinheit wird durch eine kombinierte Bewegung der Glieder erreicht.
    • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sowie konkrete, insbesondere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Systems mit einem Heber und einer daran angeordneten Inspektionskamera;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems;
    Fig. 3
    ein Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems; und
    Fig. 4
    ein weiteres Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems.
    Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, einen Endeffektor an eine bestimmte Stelle (Position) im Kanal zu bewegen, ohne dass ein Bediener des Systems hierfür den Fahrwagen und den Heber (und gegebenenfalls den Endeffektor) separat bzw. unabhängig voneinander steuern muss. Das bedeutet, dass das gesamte System erfindungsgemäß auf einen vorbestimmten Punkt im Kanal hingesteuert wird, wobei der Bediener lediglich den Endeffektor steuern muss. Erfindungsgemäß ist zur Steuerung eine Eingabeeinrichtung vorgesehen, mit der - für den Bediener transparent - das komplette System gesteuert wird. Das bedeutet, dass mit der Eingabeeinrichtung lediglich vorgegeben wird, welche Bewegung (translatorisch und/oder rotatorisch) der Endeffektor im Kanal ausführen muss, um den Endeffektor an den gewünschten Punkt im Kanal zu bringen. Aus Sicht des Bedieners wird also lediglich der Endeffektor gesteuert. Basierend auf den von dem Endeffektor auszuführenden Bewegungen synchronisiert sich das komplette System, d.h. Fahrwagen, Heber und gegebenenfalls Endeffektor, selbständig, sodass die Bewegungen der einzelnen Komponenten (Fahrwagen, Heber und gegebenenfalls Endeffektor) im Ergebnis den Endeffektor zu dem gewünschten Punkt im Kanal bewegen.
  • Der Endeffektor wird nachfolgend auch als Effektor bezeichnet. Bei dem Effektor kann es sich beispielsweise um einen Greifer, ein Werkzeug, einen Sensor oder eine Kamera handeln, wobei die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist.
  • Fig. 2 zeigt (in schematischer Weise) ein erfindungsgemäßes Kanalinspektions- und/oder Wartungssystem 1, das gemäß der hier gezeigten Ausgestaltung eine als Fahrwagen F ausgestaltete Basiseinheit B, eine Eingabeeinrichtung EE und eine Steuereinheit SE aufweist.
  • Die Basiseinheit B bzw. der Fahrwagen F sind in einem Kanal verfahrbar, vorzugsweise in beide Richtungen, d.h. vorwärts und rückwärts.
  • Die Basiseinheit B ist hier über ein Kommunikationsnetzwerk 10, das als drahtgebundenes oder als drahtloses Kommunikationsnetzwerk ausgestaltet sein kann, mit einer Steuervorrichtung (SV) gekoppelt.
  • Die Steuervorrichtung SV umfasst hier eine Eingabeeinrichtung EE und eine Steuereinheit SE. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Steuereinheit SE auch in der Basiseinheit B vorgesehen sein, während die Steuervorrichtung SV im Wesentlichen nur die Eingabeeinrichtung EE umfasst. Hinsichtlich der Erfindung spielt es aber keine Rolle, ob die Steuereinheit SE ein Teil der Basiseinheit B oder ein Teil der Steuervorrichtung SV ist.
  • Die Eingabeeinrichtung EE ist vorgesehen, um die Bewegung des Effektors im Raum (d.h. im Kanal) zu steuern, wie weiter unter näher beschrieben wird. Die Eingabeeinrichtung EE kann einen Joystick umfassen, dessen Hebel in jede Richtung geneigt werden kann. Vorteilhaft kann es ein, wenn der Joystick als sogenannter 3D-Joystick ausgestaltet ist, bei dem der Hebel nicht nur in jede beliebige Richtung geneigt, sondern auch nach oben und nach unten bewegt und gedreht werden kann, um so eine dreidimensionale Bewegung des zu steuernden Effektors im Raum zu ermöglichen. Im Fällen, in denen der Effektor nur in zwei Dimensionen bewegt werden soll, ist ein 2D-Joystick ausreichend.
  • Alternativ oder zusätzlich (insbesondere zusätzlich zum Joystick) kann die Eingabeeinrichtung EE auch einen berührungsempfindliche Eingabeeinrichtung, etwa ein Tablet, umfassen.
  • Die konkrete Ausgestaltung der Eingabeeinrichtung EE spielt für die Erfindung keine wesentliche Rolle. Wichtig ist lediglich, dass sie Mittel aufweist, die eine Steuerung des Effektors ermöglichen.
  • An der Basiseinheit ist ein Heber H angeordnet, der eine Anzahl von Gliedern Gn umfasst. Der Heber ist mit seinem ersten Glied (in Fig. 2 das Glied G1) an der Basiseinheit angeordnet. Das letzte Glied (in Fig. 2 das Glied G5) des Hebers H weist ein freies Ende auf, an dem der Effektor E (beispielsweise eine Kamera, ein Werkzeug oder dergleichen) angeordnet ist.
  • In dem hier gezeigten Beispiel umfasst der Heber H fünf Glieder G1 bis G5. Je nach Anforderung können es aber auch mehr oder weniger als fünf Glieder sein. Die einzelnen Glieder können unterschiedlich ausgestaltet sein, wobei nachfolgend einige Beispiel angeführt werden:
    • Ein Glied G1 kann als eine Art Plattform ausgestaltet sein, die vertikal relativ zur Basiseinheit B verfahrbar ist, um beispielsweise den Effektor E anzuheben oder abzusenken.
    • Ein Glied G2 kein als eine Art Drehteller ausgestaltet sein, der um eine Drehachse gedreht werden kann, vorzugswiese in beide Richtungen und um mindestens 360°.
    • Die Glieder G3 und G4 können gemeinsam eine Art Hebearm bilden, der angehoben und abgesenkt werden kann, wobei die beiden Glieder G3 und G4 gelenkig miteinander verbunden sind.
    • Ein Glied G5 kann als eine Art Drehmodul ausgestaltet sein, das um eine Drehachse gedreht werden kann, um beispielsweise den daran angeschlossenen Effektor E zu drehen.
    • Ein weiteres, hier nicht gezeigtes Glied kann als Hydraulik- oder Pneumatikzylinder ausgestaltet sein, um beispielsweise eine Linearbewegung des Effektors entlang der Ausrichtung des Hydraulik- bzw. Pneumatikzylinders zu bewirken. Beispielsweise kann das Glied G3, das Teil des Hebearms ist, als Hydraulik- bzw. Pneumatikzylinder ausgestaltet sein.
  • Die Glieder G1 bis G5 sind paarweise miteinander gekoppelt, wobei zwei miteinander gekoppelte Glieder relativ zueinander bewegbar sind. In Fig. 2 ist das Glied G1 mit dem Glied G2 gekoppelt, wobei das Glied G2 relativ zum Glied G1 bewegbar ist (in diesem Fall drehbar ist). Das Glied G3 ist mit dem Glied G2 gekoppelt, wobei das Glied G3 relativ zum Glied G2 bewegbar ist (in diesem Fall relativ zum Glied G2 schwenkbar). Das Glied G4 ist mit dem Glied G3 gekoppelt, wobei das Glied G4 relativ zum Glied G3 bewegbar ist (in diesem Fall relativ zum Glied G3 schwenkbar). Schließlich ist das Glied G5 mit dem Glied G4 gekoppelt, wobei das Glied G5 relativ zum Glied G4 bewegbar ist (in diesem Fall relativ zum Glied G4 drehbar).
  • Über diese paarweise Koppelung der Glieder G1 bis G5 ergibt sich eine durchgehende kinematische Kette von G1 bis G5.
  • Jedem Glied Gn ist erfindungsgemäß zumindest ein steuerbares Stellmittel Sn zugeordnet ist, wobei die Glieder Gn mittels der ihnen zugeordneten Stellmittel Sn relativ zur Basiseinheit B und relativ zueinander bewegbar sind.
  • Die den jeweiligen Gliedern zugeordneten Stellmittel sind spezifisch an die Glieder angepasste Stellmittel, wobei nachfolgend einige Beispiel angeführt werden:
    • Dem Glied G1 ist das Stellmittel S1 zugeordnet, das hier als eine Art Hubschere ausgestaltet ist. Alternativ kann das Stellmittel S1 auch als Hydraulik- oder Pneumatikzylinder ausgestaltet sein.
    • Dem Glied G2 ist das Stellmittel S2 zugeordnet, das einen Elektromotor zum Drehen des Gliedes G2 umfassen kann.
    • Dem Glied G3 ist das Stellmittel S3 zugeordnet. Das Stellmittel S3 kann eine einen Stellmotor umfassen, mit dem das Glied G3 relativ zum Glied G2 geschwenkt werden kann.
    • Dem Glied G4 ist das Stellmittel S4 zugeordnet. Das Stellmittel S4 kann eine einen Stellmotor umfassen, mit dem das Glied G4 relativ zum Glied G3 geschwenkt werden kann.
    • Dem Glied G5 kann ein Stellmotor als Stellmittel G5 zugeordnet sein, mit dem das Glied G5 relativ zum Glied G4 gedreht werden kann.
  • Durch die Anordnung des Hebers H an der Basiseinheit B, wobei das erste Glied G1 relativ zur Basiseinheit B bewegbar ist, ist die Basiseinheit B Teil der vorstehend genannten kinematischen Kette, sodass das Gesamtsystem eine durchgehende kinematische Kette von der Basiseinheit B über das Glied G1 bis zum Glied G5 repräsentiert bzw. bildet.
  • Die Stellmittel Sn sind unabhängig voneinander steuerbar. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Stellmittel Sn so gesteuert werden, dass sich das gesamte System, d.h. die Basiseinheit B und die Glieder Gn, selbständig synchronisiert mit dem Ergebnis, dass die Bewegungen der einzelnen Komponenten (Basiseinheit B und die Glieder Gn) den Effektor E zu dem gewünschten Punkt im Kanal bewegen. Beispiele hierzu werden mit Bezug auf Fig. 3 und Fig. 4 beschrieben.
  • Steuern des Systems bzw. des Effektors E:
    Die Eingabeeinrichtung EE ist vorgesehen, um die Bewegung des Effektors (z.B. eine Kamera) im Kanal zu steuern, d.h. mit Hilfe der Eingabeeinrichtung EE wird der Effektor im Kanal zu einem gewünschten Punkt hinbewegt. Wichtig ist hierbei, dass der Benutzer mit der Eingabeeinrichtung EE den Effektor E steuert, also mit der Eingabeeinrichtung EE vorgibt, wie und in welche Richtung sich der Effektor bewegen soll. Das bedeutet, dass aus Sicht des Benutzers nicht die Basiseinheit B und die Glieder Gn gesteuert werden, sondern der Effektor selbst. Effektiv und für den Benutzer transparent werden aber tatsächlich die Basiseinheit B und die Glieder Gn (bzw. die den Gliedern Gn zugeordneten Stellmittel Sn) gesteuert, und zwar derart, dass der Effektor eine Bewegung durchführt, die der Eingabe des Benutzers an der Eingabeeinrichtung EE entspricht. Vorteilhaft ist hierbei also, dass sich der Benutzer weder um die Bewegung der Basiseinheit B noch um die Steuerung der Glieder Gn kümmern muss. Das Bewegen des Effektors E durch den Kanal kann so einfacher, sicherer und effizienter erfolgen.
  • Der Ablauf hierzu wird nachfolgend näher beschrieben.
  • Die Eingabeeinrichtung EE nimmt Benutzereingaben (z.B. Kippen oder Drehen eines Joysticks) entgegen. Beispielsweise soll durch das Kippen des Joysticks nach vorne ein Bewegen der Kamera (Effektor) in dem Kanal nach vorne bewirkt werden. Bei einem Drehen des Joysticks soll die Kamera in dem Kanal in die gewünschte Richtung ausgerichtet werden (z.B. beim Drehen nach rechts wird die Kamera nach rechts geschwenkt). Kippen und Drehen des Joysticks können von einem Bediener gleichzeitig ausgeführt werden, sodass die Kamera in dem Kanal nach vorne bewegt und gleichzeitig zur Seite geschwenkt wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
  • Basierend auf den Benutzereingaben erzeugt die Eingabeeinrichtung EE erste Steuerbefehle SI1 und stellt diese der Steuereinheit SE bereit. Die ersten Steuerbefehle SI1 umfassen Informationen über eine translatorische und/oder rotatorische Bewegung, die mit dem Effektor E auszuführen sind bzw. die der Effektor E ausführen soll. Beispiel: Bei einem Kippen des Joysticks nach vorne umfassen die ersten Steuerbefehle SI1 Informationen darüber, dass der Effektor nach vorne (translatorische Bewegung) zu bewegen ist. Wie vorstehend erläutert, steuert der Benutzer mit der Eingabeeinrichtung EE aus Sicht des Benutzers den Effektor E.
  • Die Steuereinheit SE nimmt die ersten Steuerbefehle SI1 entgegen und erzeugt basierend auf den ersten Steuerbefehlen SI1 zweite Steuerbefehle SI2, mit denen die Stellmittel Sn steuerbar sind. Erfindungsgemäß sind mit den zweiten Steuerbefehlen SI2 die Stellmittel Sn so steuerbar, dass die den Stellmitteln Sn zugeordneten Glieder Gn derart bewegt (relativ zueinander und relativ zur Basiseinheit B) werden, dass der Effektor E gemäß den ersten Steuerbefehlen SI1 bewegt wird - der Effektor E also die in den ersten Steuerbefehlen SI1 angegebene translatorische(n) und/oder rotatorische(n) Bewegung(en) ausführt.
  • Die zweiten Steuerbefehle SI2 werden dann den jeweiligen Stellmitteln Sn zugeführt, die dann eine entsprechende Bewegung des jeweiligen Gliedes Gn veranlassen.
  • Die Steuereinheit SE ist vorzugsweise (also optional) weiter angepasst, basierend auf den ihr bereitgestellten ersten Steuerbefehlen SI1 dritte Steuerbefehle SI3 zu erzeugen, mit denen die Basiseinheit B steuerbar ist. Mit den dritten Steuerbefehlen SI3 kann ein Verfahren der Basiseinheit B in dem Kanal (nach vorne und vorzugsweise auch nach hinten) bewirkt werden. Die dritten Steuerbefehlen SI3 werden der Basiseinheit B zugeführt, die dann die entsprechende Bewegung (Fahrbewegung) nach vorne oder nach hinten ausführt. Soll beispielsweise der Effektor in dem Kanal nach vorne bewegt werden, kann es ausreichend sein, lediglich den Fahrwagen F entsprechend nach vorne zu bewegen bzw. zu fahren.
  • Hierbei gilt, dass die Kombination aus Bewegung der Glieder Gn und Verfahren der Basiseinheit B ein Bewegen des Effektors E gemäß der translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung(en) der ersten Steuerbefehle SI1 bewirkt.
  • Wenn beispielsweise der Joystick nach vorne gekippt wird und der Joystick dabei gleichzeitig nach rechts gedreht wird, soll die Kamera im Kanal nach vorne bewegt werden und dabei gleichzeitig nach rechts geschwenkt werden (diese Information ist in den ersten Steuerbefehlen SI1 enthalten). Mit den zweiten Steuerbefehlen SI2 werden die Stellmittel Sn und mittelbar über die Stellmittel die Glieder Gn veranlasst sich so zu bewegen, dass die Kamera nach rechts geschwenkt wird (in dem Beispiel der Fig. 2 kann etwa das Glied G2 veranlasst werden eine Drehbewegung nach rechts durchzuführen, wodurch der Effektor E, etwa die Kamera nach rechts geschwenkt wird). Gleichzeitig wird mit den dritten Steuerbefehlen SI3 der Fahrwagen veranlasst eine Bewegung (Fahrt) im Kanal nach vorne durchzuführen, wodurch die Kamera im Kanal nach vorne bewegt wird. Die Steuerung der Basiseinheit B und der Glieder Gn ist für den Bediener transparent - der Bediener steuert aus seiner Sicht immer den Effektor E, d.h. die Bewegung des Effektors im Kanal.
  • Die Steuereinheit SE ermittelt beim Erzeugen der zweiten Steuerbefehle SI2 und/oder der dritten Steuerbefehle SI3
    • welche Glieder Gn mittels der ihnen zugeordneten Stellmittel Sn wie bewegt werden müssen, und/oder
    • wie die Basiseinheit B verfahren werden muss,
    damit die Bewegung der Glieder, das Verfahren der Basiseinheit oder die Kombination aus Bewegung der Glieder und Verfahren der Basiseinheit ein Bewegen des Effektors E gemäß der ersten Steuerbefehle SI1 bewirkt.
  • Wichtig hierbei ist, dass nicht immer alle Stellmittel Sn und die Basiseinheit B bewegt werden müssen. Soll die Kamera etwa nur nach vorne im Kanal bewegt werden, kann es ausreichend sein, nur entsprechende dritte Steuerbefehle SI3 zu erzeugen, mit denen der Fahrwagen gesteuert wird. Soll in einem anderen Beispiel die Kamera lediglich nach rechts geschwenkt werden, kann es ausreichend sein nur entsprechende zweite Steuerbefehle SI2 zu erzeugen, mit denen beispielsweise das Glied G2 (bzw. das dem Glied G2 zugeordnete Stellmittel S2) veranlasst wird eine Drehbewegung nach rechts durchzuführen.
  • Erfindungsgemäß wird also eine vorbestimmte Position des Effektors E relativ zur Basiseinheit B durch eine kombinierte Bewegung der Glieder Gn erreicht wird. Eine zusätzliche translatorische Bewegung des Effektors im Kanal wird durch ein Verfahren der Basiseinheit im Kanal erreicht werden, wobei der Bediener weder die Glieder noch die Basiseinheit steuert, sondern mit der Eingabeeinrichtung EE die Bewegung des Effektors vorgibt.
  • Ein Abstimmen der Bewegungen des Fahrwagens und des Hebers (bzw. dessen Glieder Gn) aufeinander und dessen Koordinierung durch den Bediener wird so vollständig vermieden, was die Steuerung durch den Bediener nicht nur erheblich vereinfacht, sondern auch effektiv beschleunigt.
  • Erfindungsgemäß kann ein Einlernschritt vorgesehen werden, in dem die Glieder Gn jeweils mittels der ihnen zugeordneten Stellmittel Sn von einer Anfangsstellung in eine Endstellung bewegt werden, wobei Informationen über die jeweilige Anfangsstellung und Endstellung in einer Speichereinrichtung der Steuereinheit SE gespeichert werden. Beim Erzeugen der zweiten Steuerbefehle SI2 können die Anfangsstellung und Endstellung der jeweiligen Glieder Gn berücksichtigt werden. Ein "Übersteuern" der Glieder kann so verhindert werden.
  • Ferner kann die Steuereinheit SE unter Berücksichtigung der Anfangsstellung und Endstellung der jeweiligen Glieder Gn die Bewegung des Gesamtsystems optimieren. Beispielsweise (bezogen auf Fig. 2) kann ein Anheben des Effektors bei gleichzeitiger Bewegung des Effektors nach hinten durch
    • ein Anheben des Gliedes G1 und einer Fahrt des Fahrwagens F nach hinten, oder
    • durch ein Auslenken des Gliedes G3 nach oben (im besten Fall ohne Fahrt des Fahrwagens F nach hinten)
    bewirkt werden.
  • Durch ein Auslenken des Gliedes G3 nach oben wird der Effektor gleichzeitig auch nach hinten bewegt - je weiter das Glied G3 ausgelenkt wird, umso weiter bewegt sich dadurch der Effektor auch nach hinten, und umso weniger muss der Fahrwagen nach hinten bewegt werden. Eine Reduzierung der Fahrwagenbewegungen kann vorteilhaft sein, insbesondere auf unebenem Untergrund. Alternativ kann das die gewünschte Position des Effektors auch durch ein Anheben des Gliedes G1 und einer Fahrt des Fahrwagens F nach hinten bewirkt werden - allerdings muss hier der Fahrwagen eine größere Strecke zurücklegen.
  • Nachfolgend sind drei Beispiele für eine Bewegung (gesteuert über einen Joystick) der Kamera im Kanal angegeben, wobei die Erfindung nicht auf diese Bespiele beschränkt ist.
    • Vorwärtsbewegung der Kamera
      • Joystick wird nach vorne gekippt
      • Fahrwagen fährt mit der daran angeordneten Kamera nach vorne
    • Aufwärtsbewegung (anheben) der Kamera
      • Joystick wird nach oben gezogen
      • Heber (bzw. die hierfür erforderlichen Glieder, z.B. das Glied G1) hebt die Kamera an
    • Verschwenken der Kamera nach links
      • Joystick wird nach links gekippt
      • Heber (bzw. die hierfür erforderlichen Glieder, z.B. das Glied G2) schwenkt die Kamera nach links (zusätzlich oder alternativ kann auch der Fahrwagen eine Kurvenfahrt nach links durchführen)
  • Fig. 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems.
  • Im Kanal K befindet sich ein Fahrwagen F. An dem Fahrwagen ist ein Heber angeordnet, der hier exemplarisch zwei Glieder G1 und G2 aufweist. Mit dem ersten Glied G1 ist der Heber an dem Fahrwagen angeordnet und gegen den Fahrwagen auslenkbar. Das zweite Glied G2 ist an dem ersten Glied G1 angelenkt, sodass der Heber im Wesentlichen einen Hebearm bildet. An dem freien Ende des zweiten Gliedes G2 ist der Effektor E (beispielsweise eine Inspektionskamera) angeordnet. Den Gliedern G1, G2 sind entsprechende Stellmittel S1, S2 zugeordnet, um die Glieder G1, G2 den zweiten Steuerbefehlen SI2 entsprechend zu bewegen, wie vorstehend beschrieben.
  • Ein Effektor E soll, bei unveränderter Ausrichtung des Effektors, von einer Anfangsposition P1 zu einer Zielposition P2 bewegt werden. Der Bediener bedient die Eingabeeinrichtung so, dass sich der Effektor E im Wesentlichen entlang des gestrichelten Pfeiles bewegt. Wie vorstehend ausgeführt, erfolgt die Steuerung der Stellmittel für den Bediener transparent. Ist die Eingabeeinrichtung beispielsweise ein Joystick, wird der Joystick nach vorne gekippt und gleichzeitig angehoben, was einer Bewegung des Effektors entlang des gestrichelten Pfeiles entspricht.
  • Die Steuereinheit SE ermittelt aus der Stellung bzw. Bewegung des Joysticks (diese Informationen sind in den ersten Steuerbefehlen SI1 enthalten) entsprechende zweite und dritte Steuerbefehlen SI2 und SI3.
  • Die dritten Steuerbefehle veranlassen den Fahrwagen dazu eine Fahrt um die Strecke Δh nach vorne durchzuführen.
  • Gleichzeitig veranlassen die zweiten Steuerbefehle SI2 die ersten und zweiten Stellmittel S1 und S2 dazu die Glieder G1 und G2 so zu bewegen, dass der Effektor um die Strecke Δv angehoben wird. Das erste Glied G1 wird demnach nach oben geschwenkt. Gleichzeitig wird das zweite Glied G2 relativ zum ersten Glied G1 nach unten geschwenkt (der Winkel α zwischen dem ersten Glied G1 und dem zweiten Glied G2 verkleinert sich), um eine unveränderte Ausrichtung des Effektors zu erreichen.
  • Die Summe der Bewegungen der Glieder und des Fahrwagens führen dazu, dass der Effektor E von der Startposition P1 zur Zielposition P2 bewegt wird.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die zweiten und dritten Steuerbefehle S1 und S2 so gewählt bzw. angepasst werden, dass eine möglichst gleichmäßige und ruckelfreie Bewegung des Effektors bewirkt wird (bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel werden die zweiten und dritten Steuerbefehle S1 und S2 so gewählt, dass sich der Effektor entlang des gestrichelten Pfeiles bewegt).
  • Fig. 4 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems.
  • Im Kanal K befindet sich ein Fahrwagen F. An dem Fahrwagen ist ein Heber angeordnet, der hier exemplarisch zwei Glieder G1 und G2 aufweist. Mit dem ersten Glied G1 ist der Heber an dem Fahrwagen angeordnet und gegen den Fahrwagen auslenkbar. Das zweite Glied G2 ist an dem ersten Glied G1 angelenkt, sodass der Heber im Wesentlichen einen Hebearm bildet. An dem freien Ende des zweiten Gliedes G2 ist der Effektor E (beispielsweise eine Inspektionskamera) angeordnet. Den Gliedern G1, G2 sind entsprechende Stellmittel S1, S2 zugeordnet, um die Glieder G1, G2 den zweiten Steuerbefehlen SI2 entsprechend zu bewegen, wie oben beschrieben.
  • Ein Effektor E soll, bei unveränderter Ausrichtung des Effektors, von einer Anfangsposition P1 zu einer Zielposition P2 bewegt werden. Der Bediener bedient die Eingabeeinrichtung so, dass sich der Effektor E im Wesentlichen entlang des gestrichelten Pfeiles bewegt. Wie vorstehend ausgeführt, erfolgt die Steuerung der Stellmittel für den Bediener transparent. Ist die Eingabeeinrichtung beispielsweise ein Joystick, wird der Joystick nach vorne gekippt und gleichzeitig nach unten gedrückt, was einer Bewegung des Effektors entlang des gestrichelten Pfeiles entspricht.
  • Die Steuereinheit SE ermittelt aus der Stellung bzw. Bewegung des Joysticks (diese Informationen sind in den ersten Steuerbefehlen SI1 enthalten) entsprechende zweite und dritte Steuerbefehlen SI2 und SI3.
  • Die zweiten Steuerbefehle SI2 veranlassen die ersten und zweiten Stellmittel S1 und S2 dazu die Glieder G1 und G2 so zu bewegen, dass der Effektor um die Strecke Δv abgesenkt wird. Das erste Glied G1 wird demnach nach unten geschwenkt. Gleichzeitig wird das zweite Glied G2 relativ zum ersten Glied G1 nach oben geschwenkt (der Winkel α zwischen dem ersten Glied G1 und dem zweiten Glied G2 vergrößert sich), um eine unveränderte Ausrichtung des Effektors zu erreichen.
  • Gleichzeitig veranlassen die dritten Steuerbefehle den Fahrwagen dazu eine Fahrt um die Strecke Δh nach hinten durchzuführen. Obwohl die Zielposition P2 (aus Sicht des Fahrwagens) vor der Startposition P1 liegt, muss der Fahrwagen nach hinten bewegt werden. Denn beim Absenken des Hebers um die Strecke Δv würde der Effektor eine Endposition erreichen, die vor der gewünschten Zielposition liegt.
  • Die Summe der Bewegungen der Glieder und des Fahrwagens führen dazu, dass der Effektor E von der Startposition P1 zur Zielposition P2 bewegt wird.
  • Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass der Bediener, anders als aus dem Stand der Technik bekannt, nicht die Glieder und den Fahrwagen steuern muss, um eine gewünschte Bewegung des Effektors zu erreichen. Erfindungsgemäß steuert der Bediener den Effektor selbst, indem der mittels der Eingabeeinrichtung die durchzuführende Bewegung des Effektors steuert. Der Bediener muss sich nicht mehr um die Steuerung der Glieder und des Fahrwagens kümmern, und kann sich voll auf die Bewegung / Steuerung des Effektors konzentrieren. Die Steuerung des Systems wird dadurch erheblich vereinfacht, beschleunigt und sicherer.
    • Bezugszeichen:
    • B
    Basiseinheit (z.B. Fahrwagen)
    E
    Effektor bzw. Endeffektor
    EE
    Eingabeeinrichtung (z.B. Joystick oder Controller einer VR- Brille)
    F
    Fahrwagen
    Gn
    Glieder des Hebers H
    Sn
    steuerbare Stellmittel - jedem Glied Gn ist ein Stellmittel Sn zugeordnet.
    H
    Heber
    HG
    Gelenke des Hebers H
    IK
    Inspektionskamera
    P1
    Anfangsposition
    P2
    Zielposition
    SE
    Steuereinheit
    SI1
    erste Steuerbefehle
    SI2
    zweiten Steuerbefehle
    SI3
    dritte Steuerbefehle
    SV
    Steuervorrichtung
    α
    Winkel zwischen erstem Glied G1 und zweitem Glied G2
    Δv
    vertikaler Versatz
    Δh
    horizontaler Versatz

Claims (11)

  1. Kanalinspektions- und/oder Wartungssystem (1), umfassend
    - eine in einem Kanal verfahrbare Basiseinheit (B),
    - eine Anzahl von Gliedern (Gn), denen jeweils zumindest ein steuerbares Stellmittel (Sn) zugeordnet ist, wobei die Glieder (Gn) mittels der ihnen zugeordneten Stellmittel (Sn) relativ zur Basiseinheit (B) und relativ zueinander bewegbar sind,
    - einen Effektor (E), der an einem freien Ende eines der Glieder (Gn) angeordnet ist, und
    - eine Steuereinheit (SE), die einerseits mit den Stellmitteln (Sn) und andererseits mit einer Eingabeeinrichtung (EE) gekoppelt ist,
    wobei
    - die Eingabeeinrichtung (EE) angepasst ist, basierend auf Benutzereingaben erste Steuerbefehle (SI1) zu erzeugen und der Steuereinheit (SE) bereitzustellen, wobei die ersten Steuerbefehle (SI1) Informationen über eine translatorische und/oder rotatorische Bewegung umfassen, die mit dem Effektor (E) auszuführen sind, und
    - die Steuereinheit (SE) angepasst ist, basierend auf den ihr bereitgestellten ersten Steuerbefehlen (SI1) zweite Steuerbefehle (SI2) zu erzeugen, mit denen die Stellmittel (Sn) steuerbar sind, wobei mit den zweiten Steuerbefehlen (SI2) die Stellmittel (Sn) so steuerbar sind, dass die Glieder (Gn) derart bewegt werden, dass der Effektor (E) gemäß der translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung der ersten Steuerbefehle (SI1) bewegt wird.
  2. System nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (SE) mit der Basiseinheit (B) gekoppelt ist und weiter angepasst ist, basierend auf den ihr bereitgestellten ersten Steuerbefehlen (SI1) dritte Steuerbefehle (SI3) zu erzeugen, mit denen die Basiseinheit (B) steuerbar ist, wobei mit den dritten Steuerbefehlen (SI3) ein Verfahren der Basiseinheit (B) in dem Kanal bewirkt wird, wobei die Kombination aus Bewegung der Glieder (Gn) und Verfahren der Basiseinheit (B) ein Bewegen des Effektors (E) gemäß der translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung der ersten Steuerbefehle (SI1) bewirkt.
  3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basiseinheit (10) einen Fahrwagen umfasst und/oder wobei der Effektor (E) ein Werkzeug oder eine Sensoreinrichtung, insbesondere Kameraeinrichtung, umfasst.
  4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eingabeeinrichtung (EE) ein Joystick oder eine berührungsempfindliche Eingabeeinrichtung ist.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Glied der Anzahl von Gliedern (Gn) mit der Basiseinheit (B) gekoppelt ist, wobei dieses Glied vorzugsweise relativ zur Basiseinheit (B) bewegbar ist.
  6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl von Gliedern (Gn) paarweise miteinander gekoppelt sind und wobei zwei miteinander gekoppelte Glieder relativ zueinander bewegbar sind.
  7. Verfahren zum Steuern eines Kanalinspektions- und/oder Wartungssystems (1), wobei der Kanalinspektions- und/oder Wartungssystem umfasst:
    - eine in einem Kanal verfahrbare Basiseinheit (B),
    - eine Anzahl von Gliedern (Gn), denen jeweils zumindest ein steuerbares Stellmittel (Sn) zugeordnet ist, wobei die Glieder (Gn) mittels der ihnen zugeordneten Stellmittel (Sn) relativ zur Basiseinheit (B) und relativ zueinander bewegbar sind,
    - einen Effektor (E), der an einem freien Ende eines der Glieder (Gn) angeordnet ist, und
    - eine Steuereinheit (SE), die einerseits mit den Stellmitteln (Sn) und andererseits mit einer Eingabeeinrichtung (EE) gekoppelt ist,
    wobei
    - an der Eingabeeinrichtung (EE) Benutzereingaben entgegengenommen werden, wobei die Benutzereingaben zum Steuern des Effektors (E) bestimmt sind,
    - basierend auf den Benutzereingaben erste Steuerbefehle (SI1) erzeugt werden und der Steuereinheit (SE) bereitgestellt werden, wobei die ersten Steuerbefehle (SI1) Informationen über eine translatorische und/oder rotatorische Bewegung umfassen, die mit dem Effektor (E) auszuführen sind, und
    - die Steuereinheit (SE) basierend auf den ihr bereitgestellten ersten Steuerbefehlen (SI1) zweite Steuerbefehle (SI2) erzeugt, mit denen die Steuereinheit (SE) die Stellmittel (Sn) steuert, wodurch die Glieder (Gn) derart bewegt werden, dass der Effektor (E) gemäß der translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung der ersten Steuerbefehle (SI1) bewegt wird.
  8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (SE) mit der Basiseinheit (B) gekoppelt ist, wobei die Steuereinheit (SE) basierend auf den ihr bereitgestellten ersten Steuerbefehlen (SI1) dritte Steuerbefehle (SI3) erzeugt, wobei mit den dritten Steuerbefehlen (SI3) ein Verfahren der Basiseinheit (B) in dem Kanal bewirkt wird, wobei basierend auf der Kombination aus Bewegung der Glieder (Gn) und Verfahren der Basiseinheit (B) der Effektors (E) gemäß der translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung der ersten Steuerbefehle (SI1) bewegt wird.
  9. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (SE) zum oder beim Erzeugen der zweiten Steuerbefehle (SI2) und/oder beim Erzeugen der dritten Steuerbefehle (SI3) ermittelt,
    - welche Glieder (Gn) mittels der ihnen zugeordneten Stellmittel (Sn) wie bewegt werden müssen, damit die Bewegung der Glieder, und/oder
    - wie die Basiseinheit (B) verfahren werden muss, damit das Verfahren der Basiseinheit oder die Kombination aus Bewegung der Glieder (Gn) und Verfahren der Basiseinheit (B)
    ein Bewegen des Effektors (E) gemäß der translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung der ersten Steuerbefehle (SI1) bewirkt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, wobei das Verfahren einen Einlernschritt umfasst, wobei in dem Einlernschritt die Glieder (Gn) jeweils mittels der ihnen zugeordneten Stellmittel (Sn) von einer Anfangsstellung in eine Endstellung bewegt werden, wobei Informationen über die jeweilige Anfangsstellung und Endstellung in einer Speichereinrichtung der Steuereinheit (SE) gespeichert werden, und wobei das Erzeugen der zweiten Steuerbefehle (SI2) unter Berücksichtigung der Anfangsstellung und Endstellung der jeweiligen Glieder (Gn) erfolgt.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, wobei eine vorbestimmte Position des Effektors (E) relativ zur Basiseinheit (B) durch eine kombinierte Bewegung der Glieder (Gn) erreicht wird.
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