EP4665546A1 - Autonomes oder manuelles arbeitsgerät, system und verfahren zu einem betrieb eines autonomen oder manuellen arbeitsgeräts - Google Patents

Autonomes oder manuelles arbeitsgerät, system und verfahren zu einem betrieb eines autonomen oder manuellen arbeitsgeräts

Info

Publication number
EP4665546A1
EP4665546A1 EP24703714.6A EP24703714A EP4665546A1 EP 4665546 A1 EP4665546 A1 EP 4665546A1 EP 24703714 A EP24703714 A EP 24703714A EP 4665546 A1 EP4665546 A1 EP 4665546A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
unit
objects
actual arrangement
autonomous
control unit
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
EP24703714.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andre Heiser
Quang Huy Nguyen
Stefan Benz
Michael Erz
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4665546A1 publication Critical patent/EP4665546A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/16—Program controls
    • B25J9/1615—Program controls characterised by special kind of manipulator, e.g. planar, scara, gantry, cantilever, space, closed chain, passive/active joints and tendon driven manipulators
    • B25J9/162—Mobile manipulator, movable base with manipulator arm mounted on it
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/007—Manipulators mounted on wheels or on carriages mounted on wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/16—Program controls
    • B25J9/1679—Program controls characterised by the tasks executed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/16—Program controls
    • B25J9/1694—Program controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40298—Manipulator on vehicle, wheels, mobile
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45059—Drilling robot
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45127—Portable, hand drill

Definitions

  • An autonomous or manual work device with a processing unit, with a movement unit for moving the processing unit, with a control unit at least for controlling the processing unit and with a detection unit for detecting an actual arrangement parameter of at least one object in a working environment of the processing unit has already been proposed.
  • the invention is based on an autonomous or manual work device, in particular a robot, with a processing unit, in particular a drilling unit, with a movement unit for moving the processing unit, with a control unit at least for controlling the processing unit and with a detection unit for detecting an actual arrangement parameter of at least one object, preferably a part of a building, in a working environment of the processing unit.
  • control unit is designed to determine an actual arrangement of at least two objects in the working environment relative to each other on the basis of information acquired by the acquisition unit.
  • the design of the work device according to the invention enables a particularly high level of operational reliability to be achieved.
  • a particularly precise localization of the work device, in particular the processing unit and/or the movement unit can be carried out based on an actual arrangement of at least two objects in the work environment relative to one another.
  • collisions of the processing unit and/or the movement unit can be counteracted particularly reliably.
  • a particularly precise processing of a processing object can be realized by means of the processing unit.
  • a particularly reliable and precise autonomous or manual work device can be made available.
  • the working device is preferably designed as a processing robot, in particular as a construction site robot.
  • the working device is particularly preferably designed as a drilling robot.
  • the working device is designed as a construction site robot that is different from a drilling robot, for example as a painting robot, as a grinding robot, as a spatula robot, as a dowel-setting robot, as a window-cleaning robot, as a sweeping machine robot, as an outdoor robot, for example as a mulching robot, as a hedge-cutting robot, as a snow-clearing robot, as a collecting robot, in particular for collecting leaves, branches or the like, as a combination of these or as another working device that appears to be useful to a specialist.
  • the working device is designed in particular to be different from a stationary working device.
  • the working device is preferably designed to be different from an autonomous device that is permanently installed in a position, in particular different from an industrial robot.
  • the working device is designed to move independently.
  • “Set up” is to be understood in particular as being specially programmed, specially designed and/or specially equipped.
  • the fact that an object is set up for a specific function should be understood in particular to mean that the object fulfills and/or carries out this specific function in at least one application and/or operating state.
  • the work device is preferably designed as a mobile work device.
  • the work device is preferably designed to be mobile. Alternatively, however, it is also conceivable that the work device is designed as a drone.
  • the tool is preferably intended for at least partially automatic processing of at least one processing object in the working environment of the processing unit.
  • the tool is intended for at least partially automatic creation of drill holes in the processing object.
  • the tool is preferably intended for independent processing of the processing object, in particular for independent creation of drill holes in the processing object. “Intended” is to be understood as specially set up, specially designed and/or specially equipped. The fact that an object is intended for a specific function is to be understood as the object fulfilling and/or carrying out this specific function in at least one application and/or operating state.
  • the processing object is preferably a part of a building, for example a wall, a ceiling, a floor, a facade or the like. Alternatively, however, it is also conceivable that the processing object is different from a part of a building, for example a particularly fixed, preferably stationary, piece of furniture or the like.
  • the processing unit preferably has a manipulator unit, in particular a robot arm.
  • the processing unit has a tool unit, in particular an end effector.
  • the tool unit is preferably arranged on the manipulator unit, preferably on a free end of the manipulator unit.
  • the tool unit preferably has a tool holder for holding a tool, a handheld power tool or the like.
  • the tool is particularly preferably designed as a drill.
  • the tool is designed as a brush, a squeegee, a grinding wheel, a saw blade, a hammer or another tool that appears useful to a person skilled in the art. It is conceivable that the tool and/or the handheld power tool are part of the tool unit.
  • the handheld power tool is preferably designed as a drill.
  • the handheld power tool can be designed as a commercially available handheld power tool.
  • the hand tool can be designed as a battery-operated hand tool or as a corded hand tool.
  • the hand-held power tool is specially designed to interact with the processing unit.
  • the hand-held power tool is designed as a screwing machine, a jigsaw, a cut-off grinder, a circular saw, a demolition hammer, a nail gun, a grinding machine or any other hand-held power tool that appears appropriate to a person skilled in the art.
  • the manipulator unit preferably has six degrees of freedom. Alternatively, however, it is also conceivable that the manipulator unit has fewer or more than six degrees of freedom.
  • the manipulator unit can preferably be controlled via the control unit.
  • the control unit is preferably provided to control the processing unit, in particular the manipulator unit and/or the tool unit, preferably the tool and/or the hand-held power tool, when processing the processing object.
  • the propulsion unit is preferably provided for generating a propulsion force.
  • the processing unit in particular the manipulator unit, is preferably arranged on, preferably on, the propulsion unit.
  • the tool unit is preferably at least mechanically connected to the propulsion unit via the manipulator unit.
  • the propulsion unit is in particular provided for moving the processing unit on a surface, for example a floor, a wall and/or a ceiling.
  • the propulsion unit is preferably provided for moving the work device as a whole over the surface.
  • the propulsion unit in particular has a chassis.
  • the propulsion unit, in particular the chassis has, for example, a chain unit, a roller unit, a wheel unit, a propeller unit or other means of propulsion that seem appropriate to a person skilled in the art, or a combination of these.
  • the chain unit has in particular at least one chain drive, preferably at least two chain drives.
  • the wheel unit comprises, for example, at least one wheel, preferably at least two wheels, preferably at least three wheels and particularly preferably at least four wheels.
  • the roller unit comprises, for example, at least one roller, preferably at least two rollers, preferably at least three rollers and particularly preferably at least four rollers.
  • the propulsion unit has at least one propeller unit or the like for propulsion.
  • the propeller unit has, for example, at least one propeller, preferably at least two propellers and particularly preferably at least four propellers.
  • the propulsion unit preferably has at least one drive unit.
  • the drive unit is provided to drive the chassis, preferably the wheel unit, the roller unit, the chain unit, the propeller unit or the like.
  • the drive unit in particular comprises at least one electric motor or the like.
  • a movement of a device frame of the work device, in particular the propulsion unit is in particular coupled to a drive, in particular a movement, of the chassis.
  • the chassis which is preferably driven by means of the drive unit, can in particular generate a movement of the device frame relative to the ground, in particular relative to the working environment.
  • the movement of the device frame relative to the ground is particularly dependent on control by the control unit.
  • the drive unit is provided to drive the chassis to a translatory and/or rotary movement of the device frame, particularly depending on control by the control unit.
  • the control unit comprises in particular at least one processor and one memory element as well as an operating program stored on the memory element.
  • the memory element is preferably designed as a digital storage medium, for example as a hard disk or the like.
  • the working environment can be, for example, an interior area of a building, an exterior area, in particular of a building, or the like. It is conceivable, for example, that the processing unit is provided to process at least the processing object according to a processing plan.
  • the processing plan is, for example, noted in a working environment model of the working environment.
  • the working environment model is preferably a Building Information Modelling (BIM) model or the like.
  • the processing plan is, for example, stored on the storage element of the control unit.
  • the working environment model is preferably stored on the storage element the control unit.
  • the control unit is particularly intended to navigate the movement unit and/or the processing unit in the work environment, at least based on the processing plan and/or the work environment model.
  • the work environment model is stored on an external unit, wherein the external unit can preferably be connected to the work device in terms of data technology, in particular wirelessly and/or wired.
  • the external unit can be designed, for example, as a smartphone, as a cloud, as a central computer, as a server, as a laptop, as a smart home system or the like. It is also conceivable that the external unit has at least part of the control unit.
  • the actual arrangement parameter preferably has at least one distance parameter, in particular a distance value from the detection unit to the object.
  • the actual arrangement parameter of the object can be used in particular to determine an actual arrangement of the object.
  • the control unit is preferably provided to determine the actual arrangement of the object at least as a function of the actual arrangement parameter of the object.
  • the actual arrangement of the object preferably corresponds to a location of the object in the working environment, in particular a position and/or an orientation of the object in the working environment.
  • the object, in particular the at least two objects can each be, for example, a wall, in particular a wall section, a ceiling, in particular a ceiling section, a floor, in particular a floor section, a facade or the like.
  • the object, in particular the at least two objects is/are different from a part of a building, for example a particularly fixed, preferably stationary, piece of furniture or the like.
  • the actual arrangement of the two objects relative to one another preferably has at least information about a relative position of the two objects to one another and/or about a relative alignment of the two objects to one another.
  • the detection unit is provided to provide information on the respective actual arrangement parameter for the at least two objects, in particular the actual arrangement parameter.
  • the control unit is preferably provided to determine the respective actual arrangement for the two objects from the information recorded by the recording unit, in particular as a function of the information on the respective actual arrangement parameters, preferably as a function of the respective actual arrangement parameters.
  • the control unit is in particular provided to determine the actual arrangement of the two objects relative to one another from the information on the respective actual arrangement parameters, preferably as a function of the respective actual arrangement parameters.
  • the control unit is in particular provided to determine the actual arrangement of the at least two objects relative to one another based on the respective actual arrangement of the at least two objects.
  • the work environment has at least one area, in particular a room, or several areas, in particular rooms.
  • the at least one area, in particular a room preferably has several objects, for example the at least two objects.
  • the objects of the respective area can preferably be identified as measurement objects depending on the work environment model, in particular by means of the control unit.
  • the control unit is particularly preferably provided to determine a relative actual arrangement for the at least one area, in particular a room, for all objects identified as measurement objects.
  • individual walls of an area, in particular a room, in the work environment are the measurement objects.
  • the control unit is particularly provided to determine a relative actual arrangement of all walls of a room in the work environment.
  • the control unit only determines a relative actual arrangement for the two objects.
  • control unit is provided to compare the actual arrangement of the two objects relative to each other in the working environment with a target arrangement of the at least two objects relative to each other from a working environment model of the working environment, in particular the previously mentioned one.
  • an actual state of the working environment in particular at least an actual arrangement of the two objects relative to each other, can be compared particularly conveniently and precisely with a target state of the work environment, in particular at least a target arrangement of the two objects relative to each other.
  • Navigation of the work device adapted to the actual state of the work environment can take place during movement and/or during processing by the work device.
  • the target arrangement of the at least two objects in particular has at least one piece of information about a target position of the at least two objects relative to each other, in particular at least one piece of information about a target relative position of the two objects to each other and/or a target relative alignment of the two objects to each other.
  • the target arrangement corresponds, for example, to a final target arrangement according to the work environment model.
  • control unit is provided to control the processing unit and/or the movement unit at least partially depending on a comparison between the target arrangement and the actual arrangement of the at least two objects.
  • Control of the processing unit and/or the movement unit can advantageously be adapted particularly precisely to an actual state of the work environment. Incorrect navigation and/or operation of the work device can advantageously be counteracted particularly effectively and/or precisely.
  • the control unit adapts and/or supplements the processing plan and/or the work environment model depending on the comparison.
  • the control unit controls the processing unit and/or the movement unit at least partially depending on the comparison between the target arrangement and the actual arrangement of the at least two objects when moving in the work environment and/or processing the processing object using the processing unit.
  • the detection unit is provided to detect at least three measuring points for the actual arrangement parameter in order to determine the actual arrangement of an object, in particular the at least one object already mentioned.
  • An actual arrangement of the object can advantageously be determined in a particularly detailed and/or precise manner.
  • the control unit is provided to determine the actual arrangement, in particular the position, based on the at least three measuring points for the actual arrangement parameter of the object. and/or the orientation of the object.
  • the three measuring points are preferably distance parameters, in particular distance values, from the detection unit to different positions, in particular surface points, of the object.
  • the detection unit is preferably located at the same position relative to the object and in particular at a base of the manipulator unit.
  • the autonomous or manual work device has a further detection unit for localizing and/or navigating the processing unit and/or the movement unit in the work environment.
  • Different detection units can advantageously be used for different functions of the work device.
  • a particularly requirement-oriented use and/or utilization of detection units can advantageously be realized.
  • the further detection unit is preferably designed differently from the detection unit.
  • the further detection unit has, for example, at least one lidar unit for detecting the work environment.
  • the further detection unit has a stereo camera, a time-of-flight camera, a camera system based on strip projection and/or other detection means that appear useful to a person skilled in the art.
  • the further detection unit is preferably designed differently from a tachymeter.
  • the control unit is in particular intended to evaluate the information detected by means of the further detection unit, preferably the lidar unit, based on a simultaneous localization and mapping (SLAM) method.
  • the control unit is particularly intended to control the movement unit during a movement in the work environment depending on information acquired by means of the further detection unit, preferably the lidar unit.
  • the further detection unit is particularly intended to determine the actual arrangement of the at least two objects relative to one another by the detection unit for a rough localization of the work device in the work environment.
  • the detection unit be designed as a tachymeter.
  • This can advantageously enable particularly precise detection of the actual Arrangement parameter of the object can be realized.
  • the actual arrangement of the at least two objects relative to one another can advantageously be determined particularly precisely.
  • a particularly precise comparison can advantageously be made between the actual arrangement of the two objects relative to one another and the target arrangement of the two objects relative to one another.
  • a particularly high level of accuracy can advantageously be achieved when determining the actual state of the work environment.
  • a system with an external unit in particular the one already mentioned, and an autonomous or manual working device according to the invention is proposed.
  • the working device can advantageously be monitored and/or controlled particularly conveniently.
  • a particularly high level of flexibility can advantageously be achieved when controlling the working device.
  • a particularly high level of flexibility can advantageously be achieved when processing data, in particular information recorded by means of the recording unit and/or the further recording unit.
  • the external unit is preferably designed separately from the working device. Alternatively, it is conceivable that the system is designed free of an external unit.
  • the external unit has at least part of the control unit.
  • System requirements for the control unit of the implement can advantageously be kept low.
  • a implement with a particularly low energy requirement can advantageously be provided.
  • the external unit, in particular the part of the control unit which the external unit has is intended to determine the actual arrangement of the at least two objects relative to one another.
  • the invention is based on a method for operating an autonomous or manual working device, in particular the one according to the invention. It is proposed that an actual arrangement of, in particular the previously already mentioned, at least two objects in a, in particular the previously mentioned, working environment of the autonomous or manual work device relative to each other.
  • an actual state of the working environment can be determined particularly precisely.
  • a control of the work device, in particular the movement unit and/or the processing unit can be adapted depending on the actual arrangement of the at least two objects.
  • the work device can be operated particularly safely and/or precisely.
  • an actual arrangement of the object is determined based on at least three measuring points for an actual arrangement parameter of an object, in particular of the at least one object already mentioned.
  • An actual arrangement of the object can advantageously be determined in a particularly detailed and/or precise manner.
  • the actual arrangement of the at least two objects relative to one another is preferably determined based on the previously determined respective actual arrangement of the at least two objects, in particular by means of the control unit.
  • the autonomous or manual work device according to the invention, the system according to the invention and/or the method according to the invention should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the autonomous or manual work device according to the invention, the system according to the invention and/or the method according to the invention can have a number of individual elements, components and units as well as method steps that differs from the number stated herein in order to fulfill a function described herein.
  • values within the stated limits should also be considered disclosed and can be used as desired.
  • Fig. 1 shows a system according to the invention with an autonomous or manual working device in a schematic representation
  • Fig. 2 the working device in a working environment in a plan view
  • Fig. 3 shows a schematic sequence of a method according to the invention for operating the working device.
  • Figure 1 shows a system 28 with an autonomous working device 10 and an external unit 30.
  • the external unit 30 is designed separately from the working device 10.
  • the external unit 30 can be connected to the working device 10 in terms of data technology, in particular wirelessly and/or wired.
  • the external unit 30 can be designed, for example, as a smartphone, as a cloud, as a central computer, as a server, as a laptop, as a smart home system or the like.
  • the working device 10 is designed as a manual working device 10.
  • the system is designed free of an external unit 30.
  • the working device 10 is designed as a processing robot, in particular as a construction site robot.
  • the working device 10 is designed as a drilling robot.
  • the working device 10 is designed as a construction site robot other than a drilling robot, for example as a painting robot, as a grinding robot, as a spatula robot, as a dowel setting robot, as a window cleaning robot, as a sweeping machine robot, as an outdoor robot, for example as a mulching robot, as a hedge cutting robot, as a snow clearing robot, as a collecting robot, in particular for collecting leaves, branches or the like, as a combination of these or as another working device that appears to be useful to a specialist. is designed.
  • the working device 10 is designed differently from a stationary working device.
  • the working device 10 is designed differently from an autonomous device permanently installed in a position, in particular differently from an industrial robot.
  • the working device 10 is set up to move independently.
  • the working device 10 is designed as a mobile working device.
  • the working device 10 is designed to be mobile. Alternatively, however, it is also conceivable that the working device 10 is designed as a drone.
  • the working device 10 has a processing unit 12.
  • the processing unit 12 is designed here, for example, as a drilling unit.
  • the working device 10 is intended for at least partially automatic processing of at least one processing object 50 in a working environment 22 of the processing unit 12.
  • the working device 10 is intended for at least partially automatic creation of drill holes in the processing object 50.
  • the working device 10 is intended for independent processing of the processing object 50, in particular for independent creation of drill holes in the processing object 50.
  • the processing object 50 is here, for example, a part of a building, in particular a ceiling.
  • the processing object 50 is a wall, a floor, a facade or the like, or that the processing object 50 is different from a part of a building, for example a particularly fixed, preferably stationary, piece of furniture or the like.
  • the processing unit 12 has a manipulator unit 52, in particular a robot arm.
  • the processing unit 12 has a tool unit 54, in particular an end effector.
  • the tool unit 54 is arranged on the manipulator unit 52, preferably on a free end of the manipulator unit 52.
  • the tool unit 54 has a tool holder for holding a hand-held power tool 56 or the like. Alternatively or additionally, it is conceivable that the tool holder is provided for holding a tool.
  • the tool can be designed, for example, as a drill, as a brush, as a squeegee, as a grinding wheel, as a saw blade, as a hammer or as another tool that appears useful to a person skilled in the art.
  • the tool and/or the hand-held power tool 56 are part of the tool unit 54. It is also conceivable that the Tool unit 54, in particular the tool and/or the hand-held power tool 56, can be controlled by a control unit 16.
  • the hand-held power tool 56 is designed as a drilling machine
  • the hand-held power tool 56 can be designed as a commercially available hand-held power tool.
  • the hand-held power tool 56 can be designed as a battery-operated hand-held power tool or as a corded hand-held power tool.
  • the hand-held power tool 56 is specially designed to interact with the processing unit 12.
  • the hand-held power tool 56 is designed as a screwing machine, a jigsaw, a cut-off grinder, a circular saw, a demolition hammer, a nail gun, a grinding machine or another hand-held power tool 56 that appears useful to a specialist.
  • the manipulator unit 52 has six degrees of freedom.
  • the manipulator unit 52 has fewer or more than six degrees of freedom.
  • the manipulator unit 52 can be controlled via the control unit 16.
  • the control unit 16 is provided to control the processing unit 12, in particular the manipulator unit 52 and/or the tool unit 54, preferably the tool and/or the hand-held power tool 56, when processing the processing object 50.
  • the work device 10 has a movement unit 14 for moving the processing unit 12.
  • the movement unit 14 is provided for generating a movement force.
  • the processing unit 12, in particular the manipulator unit 52, is arranged on, preferably on, the movement unit 14.
  • the tool unit 54 is at least mechanically connected to the movement unit 14 via the manipulator unit 52.
  • the movement unit 14 is provided for moving the processing unit 12 on a base 68, here for example a floor. Alternatively, it is also conceivable that the base 68 is a wall and/or a ceiling.
  • the propulsion unit 12 is intended to move the autonomous work device
  • the movement unit 10 As a whole over the ground 68.
  • the 14 has a chassis 58.
  • the propulsion unit 14, in particular the Chassis 58 has a wheel unit 60.
  • the wheel unit 60 comprises four wheels 62 (only two of the four wheels 62 are shown in Figure 1). Alternatively, it is also conceivable that the wheel unit 60 has only one wheel 62, two wheels 62, three wheels 62 or more than four wheels 62.
  • the propulsion unit 14 has a chain unit, a roller unit, a propeller unit or other means of propulsion that appear appropriate to a person skilled in the art, or a combination of these.
  • the chain unit has in particular at least one track drive, preferably at least two track drives.
  • the roller unit comprises, for example, at least one roller, preferably at least two rollers, preferably at least three rollers and particularly preferably at least four rollers.
  • the propulsion unit 14 comprises at least one propeller unit or the like for propulsion.
  • the propeller unit has, for example, at least one propeller, preferably at least two propellers and particularly preferably at least four propellers.
  • the propulsion unit 14 has at least one drive unit (not shown here).
  • the drive unit is intended to drive the chassis 58, in particular the wheel unit 60.
  • the drive unit comprises at least one electric motor or the like.
  • a movement of a device frame 64 of the autonomous work device 10, in particular the propulsion unit 14, is coupled to a drive, in particular a movement, of the chassis 58.
  • a movement of the device frame 64 can be generated by the chassis 58, which is preferably driven by means of the drive unit.
  • the system 28, in particular the working device 10, has the control unit 16 at least for controlling the processing unit 12. It is conceivable that the external unit 30 has at least a part of the control unit 16.
  • the movement of the device frame 64 depends on a control by the control unit 16.
  • the drive unit is provided to drive the chassis 58 to a translatory and/or rotary movement of the device frame 64, in particular depending on a control by the control unit 16.
  • the control unit 16 comprises in particular at least one Processor and a memory element as well as an operating program stored on the memory element.
  • the memory element is preferably designed as a digital storage medium, for example as a hard disk or the like.
  • the processing unit 12, in particular the tool unit 54 and/or the manipulator unit 52 can be controlled by means of the control unit 16.
  • the autonomous work device 10 has a height-adjustable work platform 66. Alternatively, it is also conceivable that the autonomous work device 10 is designed free of a height-adjustable work platform 66.
  • the work platform 66 is arranged on the movement unit 14.
  • the manipulator unit 52 is arranged on the work platform 66.
  • the work platform 66 is height-adjustable relative to the base 68 on which the autonomous work device 10, in particular the movement unit 14, is arranged.
  • the autonomous work device 10 has a lifting unit 70.
  • the work platform 66 is height-adjustable by means of the lifting unit 70.
  • the lifting unit 70 has a telescopic rod 72.
  • the telescopic rod 72 is designed as a hydraulic telescopic rod.
  • the lifting unit 70 has more than one telescopic rod 72.
  • the lifting unit 70 has a scissor lifting mechanism, a linear drive, for example a rack, a push chain, a ball screw drive, a linear motor, or the like.
  • the work platform 66 is connected to the movement unit 14 via the lifting unit 70, in particular the telescopic rod 72.
  • the lifting unit 70 is connected to the control unit 16 in terms of control technology, in particular wirelessly and/or with a cable.
  • the lifting unit 70 is part of the processing unit 12.
  • the processing unit 12 is provided to process at least the processing object 50 according to a processing plan.
  • the processing plan is noted, for example, in a work environment model of the work environment 22 of the processing unit 12.
  • the work environment model is a Building Information Modelling (BIM) model or the like.
  • the processing plan is stored, for example, on the memory element of the control unit 16.
  • the work environment model is stored on the memory element of the control unit 16.
  • the control unit 16 is provided to control the movement unit 14 and/or the processing unit 12, to navigate in the work environment 22 at least based on the processing plan and/or the work environment model.
  • the work environment model is stored on the external unit 30.
  • the working device 10 has a detection unit 18 for detecting an actual arrangement parameter of at least two objects 20, 24 in the working environment 22 of the processing unit 12 (see Figure 2).
  • the detection unit 18 is provided to detect information on the respective actual arrangement parameter, in particular the actual arrangement parameter, for the at least two objects 20, 24.
  • the control unit 16 is provided to determine the respective actual arrangement for the two objects 20, 24 from the information on the respective actual arrangement parameter, in particular the respective actual arrangement parameter, detected by the detection unit 18.
  • the detection unit 18 is designed as a tachymeter.
  • the work environment 22 here is, for example, an interior area of a building 74. Alternatively or additionally, it is conceivable that the work environment 22 has an outdoor area, in particular a building, or the like.
  • the actual arrangement parameter of the objects 20, 24 each has at least one distance parameter, in particular a distance value from the detection unit 18 to the respective object 20, 24.
  • the actual arrangement parameter of the respective object 20, 24 can be used to determine an actual arrangement of the respective object 20, 24.
  • the control unit 16 is provided to determine the actual arrangement of the object 20, 24 at least as a function of the actual arrangement parameter of the respective object 20, 24.
  • the actual arrangement of the respective object 20, 24 corresponds to a location of the object 20, 24 in the working environment 22, in particular a position and/or an orientation of the object 20, 24 in the working environment 22.
  • the objects 20, 24 are walls in the working environment 22.
  • the objects 20, 24 are wall sections, ceilings, in particular ceiling sections, floors, in particular floor sections, facades or the like in the working environment 22.
  • the objects 20, 24 are different from parts of the building, for example, in particular fixed, preferably stationary, pieces of furniture or the like.
  • the control unit 16 is provided to determine an actual arrangement of the at least two objects 20, 24 in the working environment 22 relative to one another based on information acquired by the acquisition unit 18.
  • the actual arrangement of the two objects 20, 24 relative to one another comprises at least information about a relative position of the two objects 20, 24 to one another and/or about a relative orientation of the two objects 20, 24 to one another.
  • the control unit 16 is provided to determine the actual arrangement of the at least two objects 20, 24 relative to one another based on the respective actual arrangement of the at least two objects 20, 24.
  • the work environment 22 here has, for example, three areas, in particular rooms 76, 78, 80.
  • the work environment has only one area, in particular only one room 76, 78, 80, two areas, in particular two rooms 76, 78, 80 or more than three areas, in particular rooms 76, 78, 80.
  • an area in particular a room 76, has three areas, in particular rooms 76, 78, 80, objects 20, 24, 82, 84, 86.
  • the objects 20, 24, 82, 84, 86 of the area, in particular of the room 76 can be identified as measurement objects depending on the work environment model, in particular by means of the control unit 16.
  • individual walls of the respective area, in particular of the respective room 76, 78, 80, in the work environment 22 are the measurement objects.
  • the control unit 16 is provided to determine a relative actual arrangement for the at least one area, in particular the room 76, for all objects 20, 24, 82, 84, 86 identified as measurement objects.
  • the control unit 16 is provided to determine a relative actual arrangement of all walls of the room 76 in the working environment.
  • the control unit 16 is provided to compare the actual arrangement of the at least two objects 20, 24 relative to each other in the working environment 22 with a desired arrangement of the at least two objects 20, 24 relative to each other from the Work environment model of the work environment 22.
  • the target arrangement of the at least two objects 20, 24 has at least one piece of information about a target position of the at least two objects 20, 24 relative to one another, in particular at least one piece of information about a target relative position of the two objects 20, 24 relative to one another and/or about a target relative orientation of the two objects 20, 24 relative to one another.
  • the target arrangement corresponds, for example, to a final target arrangement according to the work environment model.
  • the control unit 16 is provided to control the processing unit 12 and/or the movement unit 14 at least partially depending on a comparison between the target arrangement and the actual arrangement of the at least two objects 20, 24.
  • the control unit 16 adapts and/or supplements the processing plan and/or the work environment model depending on the comparison.
  • the control unit 16 controls the processing unit 12 and/or the movement unit 14 at least partially depending on the comparison between the target arrangement and the actual arrangement of the at least two objects 20, 24 when moving in the work environment 22 and/or processing the processing object 50 using the processing unit 12.
  • the detection unit 18 is provided to detect at least three measuring points for the respective actual arrangement parameter in order to determine the respective actual arrangement of the at least two objects 20, 24.
  • the control unit 16 is provided to determine the actual arrangement, in particular the position and/or the orientation, of the respective object 20, 24 based on the at least three measuring points for the actual arrangement parameter of the respective object 20, 24.
  • the three measuring points are distance parameters, in particular distance values, from the detection unit 18 to different positions, in particular surface points, of the respective object 20, 24.
  • the working device 10 has a further detection unit 26 for localization and/or navigation of the processing unit 12 and/or the Movement unit 14 in the work environment 22.
  • the further detection unit 26 is designed differently from the detection unit 18.
  • the further detection unit 26 has, for example, at least one lidar unit for detecting the work environment 22.
  • the further detection unit 26 has a stereo camera, a time-of-flight camera, a camera system based on strip projection and/or other detection means that appear useful to a person skilled in the art.
  • the further detection unit 26 is designed differently from a tachymeter.
  • the control unit 16 is intended to evaluate the information detected by the further detection unit 26, preferably the lidar unit, based on a simultaneous localization and mapping (SLAM) method.
  • SLAM simultaneous localization and mapping
  • the control unit 16 is intended to control the movement unit 14 during a movement in the work environment 22 depending on information detected by the further detection unit 26, preferably the lidar unit.
  • the further detection unit 26 is provided in particular for determining the actual arrangement of the at least two objects 20, 24 relative to one another by the detection unit 18 for a rough localization of the working device 10 in the working environment 22.
  • Figure 3 shows a schematic sequence of a method for operating the working device 10.
  • a method step in particular in an export step 32, the work environment model of the work environment 22 is exported for processing by means of the control unit 16.
  • individual walls in the work environment model are identified here as an example and in particular identified as measurement objects.
  • the individual walls, in particular the measurement objects correspond here to the objects 20, 24, 82, 84, 86 in the work environment 22 using the example of the room 76.
  • a position of the work device 10, in particular of the movement unit 14 and/or the processing unit 12, in the work environment 22 and in particular in the work environment model is determined using the further detection unit 26 and the SLAM map in a localization and mapping (SLAM) method.
  • SLAM localization and mapping
  • a method step in particular in a measurement step 40, three measuring points for the actual arrangement parameter are recorded on at least two objects 20, 24, preferably on all objects 20, 24, 82, 84, 86 of the room 76, in the working environment 22, preferably by means of the recording unit 18.
  • an actual arrangement of the respective object 20, 24 is determined on the basis of at least three measuring points for the actual arrangement parameter of the respective object 20, 24, in particular by means of triangulation, preferably by means of the control unit 16.
  • an actual arrangement of at least two objects 20, 24 in the working environment 22 of the working device 10 relative to one another is determined.
  • all objects 20, 24, 82, 84, 86 identified as measurement objects, in particular all walls, are measured.
  • a comparison step 46 the actual arrangement of the at least two objects 20, 24 relative to one another in the working environment 22 is compared with a target arrangement of the at least two objects 20, 24 relative to one another from the working environment model.
  • the working device 10, in particular the Movement unit 14 and/or the processing unit 12 are controlled depending on the comparison, for example during a movement of the movement unit 14 and/or the processing unit 12 and/or during a processing of the processing object 50 by means of the processing unit 12.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem autonomen oder manuellen Arbeitsgerät (10), insbesondere einem Roboter, mit einer Bearbeitungseinheit (12), insbesondere einer Bohreinheit, mit einer Fortbewegungseinheit (14) zu einem Fortbewegen der Bearbeitungseinheit (12) und mit einer Steuereinheit (16) zumindest zu einer Ansteuerung der Bearbeitungseinheit (12) und mit einer Erfassungseinheit (18) zu einer Erfassung einer Ist-Anordnungskenngröße zumindest eines Objekts (20, 24), vorzugsweise eines Gebäudeteils, in einer Arbeitsumgebung (22) der Bear beitungseinheit (12). Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit (16) dazu vorgesehen ist, anhand von durch die Erfassungseinheit (18) erfassten Informationen eine Ist-Anordnung von zumindest zwei Objekten (20, 24) in der Arbeitsumgebung (22) relativ zuei nander zu bestimmen.

Description

Beschreibung
Autonomes oder manuelles und Verfahren zu einem Betrieb eines autonomen oder manuellen
Stand der Technik
Es ist bereits ein autonomes oder manuelles Arbeitsgerät mit einer Bearbeitungseinheit, mit einer Fortbewegungseinheit zu einem Fortbewegen der Bearbeitungseinheit, mit einer Steuereinheit zumindest zu einer Ansteuerung der Bearbeitungseinheit und mit einer Erfassungseinheit zu einer Erfassung einer Ist-An- ordnungskenngröße zumindest eines Objekts in einer Arbeitsumgebung 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, mit einer Steuereinheit zumindest zu einer Ansteuerung der Bearbeitungseinheit und mit einer Erfassungseinheit zu einer Erfassung einer Ist-An- ordnungskenngröße zumindest eines Objekts, vorzugsweise eines Gebäudeteils, in einer Arbeitsumgebung der Bearbeitungseinheit
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, anhand von durch die Erfassungseinheit erfassten Informationen eine Ist-Anordnung von zumindest zwei Objekten in der Arbeitsumgebung relativ zueinander zu bestimmen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Arbeitsgeräts kann eine besonders hohe Betriebssicherheit erreicht werden. Vorteilhaft kann anhand einer Ist- Anordnung von zumindest zwei Objekten in der Arbeitsumgebung relativ zueinander eine besonders präzise Lokalisierung des Arbeitsgeräts, insbesondere der Bearbeitungseinheit und/oder der Fortbewegungseinheit, erfolgen. Vorteilhaft kann Kollisionen der Bearbeitungseinheit und/oder der Fortbewegungseinheit besonders zuverlässig entgegengewirkt werden. Vorteilhaft kann ein besonders präzises Bearbeiten eines Bearbeitungsobjekts mittels der Bearbeitungseinheit realisiert werden. Vorteilhaft kann ein besonders zuverlässiges und präzises autonomes oder manuelles Arbeitsgerät zur Verfügung gestellt 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 Schleifroboter, als ein Spachtelroboter, als ein Dübelsetzroboter, 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 autonomen 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 zumindest eines Bearbeitungsobjekts in der Arbeitsumgebung der Bearbeitungseinheit vorgesehen. Insbesondere ist das Arbeitsgerät zu einem zumindest teilweise automatischen Erzeugen von Bohrlöchern in dem Bearbeitungsobjekt vorgesehen. Das Arbeitsgerät ist bevorzugt zu einem selbstständigen Bearbeiten des Bearbeitungsobjekts vorgesehen, insbesondere zu einem selbstständigen Erzeugen von Bohrlöchern in dem Bearbeitungsobjekt. 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 Bearbeitungsobjekt ein Gebäudeteil, beispielsweise eine Wand, eine Decke, ein Boden, eine Fassade oder dergleichen. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das Bearbeitungsobjekt verschieden von einem Gebäudeteil ist, beispielsweise ein, insbesondere feststehendes, vorzugsweise stationäres, Möbelstück oder dergleichen.
Die Bearbeitungseinheit weist vorzugsweise eine Manipulatoreinheit, insbesondere einen Roboterarm, 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. 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 ist. 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 bevorzugt sechs Freiheitsgrade auf. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass die Manipulatoreinheit weniger oder mehr 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 Bearbeitungsobjekts 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 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 oder dergleichen zur Fortbewegung. Die Propellereinheit weist beispielsweise zumindest einen Propeller, vorzugsweise zumindest zwei Propeller und besonders bevorzugt zumindest vier Propeller 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. Es ist beispielsweise denkbar, dass die Bearbeitungseinheit dazu vorgesehen ist, zumindest das Bearbeitungsobjekt 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 Ist-Anordnungskenngröße weist bevorzugt zumindest eine Abstandskenngröße auf, insbesondere einen Abstandswert von der Erfassungseinheit zu dem Objekt. Die Ist-Anordnungskenngröße des Objekts ist insbesondere zur Ermittlung einer Ist-Anordnung des Objekts nutzbar. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, zumindest in Abhängigkeit von der Ist-Anordnungskenngröße des Objekts die Ist-Anordnung des Objekts zu ermitteln. Die Ist-Anordnung des Objekts entspricht vorzugsweise einer Lage des Objekts in der Arbeitsumgebung, insbesondere einer Position und/oder einer Ausrichtung des Objekts in der Arbeitsumgebung.
Das Objekt, insbesondere die zumindest zwei Objekte können jeweils/kann beispielsweise eine Wand, insbesondere ein Wandabschnitt, eine Decke, insbesondere ein Deckenabschnitt, ein Boden, insbesondere ein Bodenabschnitt, eine Fassade oder dergleichen sein. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das Objekt, insbesondere die zumindest zwei Objekte, verschieden von einem Gebäudeteil ist/sind, beispielsweise ein, insbesondere feststehendes, vorzugsweise stationäres, Möbelstück oder dergleichen. Die Ist-Anordnung der zwei Objekte relativ zueinander weist bevorzugt zumindest eine Information zu einer Relativposition der zwei Objekte zueinander und/oder zu einer Relativausrichtung der zwei Objekte zueinander auf.
Insbesondere ist die Erfassungseinheit dazu vorgesehen, zu den zumindest zwei Objekten eine Information zu der jeweiligen Ist-Anordnungskenngröße, insbesondere die Ist-Anordnungskenngröße, zu erfassen. Die Steuereinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, aus den mittels der Erfassungseinheit erfassten Informationen, insbesondere in Abhängigkeit von den Informationen zu den jeweiligen Ist-Anordnungskenngrößen, bevorzugt in Abhängigkeit von den jeweiligen Ist-Anordnungskenngrößen, für die zwei Objekte die jeweilige Ist-Anordnung zu bestimmen. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, aus den Informationen zu den jeweiligen Ist-Anordnungskenngrößen, bevorzugt in Abhängigkeit von den jeweiligen Ist-Anordnungskenngrößen, für die zwei Objekte die Ist-Anordnung der zwei Objekte relativ zueinander zu bestimmen. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, anhand der jeweiligen Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte die Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte relativ zueinander zu bestimmen.
Es ist denkbar, dass die Arbeitsumgebung zumindest einen Bereich, insbesondere Raum, oder mehrere Bereiche, insbesondere Räume, aufweist. Der zumindest eine Bereich, insbesondere Raum, weist bevorzugt mehrere Objekte, beispielsweise die zumindest zwei Objekte auf. Die Objekte des jeweiligen Bereichs sind vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Arbeitsumgebungsmodell als Vermessungsobjekte identifizierbar, insbesondere mittels der Steuereinheit. Besonders bevorzugt ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, für den zumindest einen Bereich, insbesondere Raum, für sämtliche als Vermessungsobjekte identifizierte Objekte eine relative Ist-Anordnung zu bestimmen. Besonders bevorzugt sind einzelne Wände eines Bereichs, insbesondere eines Raums, in der Arbeitsumgebung die Vermessungsobjekte. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit insbesondere dazu vorgesehen, von sämtlichen Wänden eines Raums in der Arbeitsumgebung eine relative Ist-Anordnung zu bestimmen. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass die Steuereinheit lediglich zu den zwei Objekten eine relative Ist-Anordnung bestimmt.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die Ist-Anordnung der zwei Objekte relativ zueinander in der Arbeitsumgebung mit einer Soll-Anordnung der zumindest zwei Objekte relativ zueinander aus einem, insbesondere dem zuvor bereits genannten, Arbeitsumgebungsmodell der Arbeitsumgebung abzugleichen. Vorteilhaft kann ein Ist-Zustand der Arbeitsumgebung, insbesondere zumindest eine Ist-Anordnung der zwei Objekte relativ zueinander, besonders komfortabel und präzise mit einem Soll-Zustand der Arbeitsumgebung, insbesondere zumindest einer Soll-Anordnung der zwei Objekte relativ zueinander, abgeglichen werden. Es kann eine an den Ist-Zustand der Arbeitsumgebung angepasste Navigation des Arbeitsgeräts bei einer Fortbewegung und/oder bei einer Bearbeitung durch das Arbeitsgerät erfolgen. Die Soll- Anordnung der zumindest zwei Objekte weist insbesondere zumindest eine Information zu einer Soll-Lage der zumindest zwei Objekte relativ zueinander auf, insbesondere zumindest eine Information zu einer Soll-Relativposition der zwei Objekte zueinander und/oder zu einer Soll-Relativausrichtung der zwei Objekte zueinander. Die Soll-Anordnung entspricht beispielsweise einer finalen Soll-Anordnung gemäß des Arbeitsumgebungsmodells.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die Bearbeitungseinheit und/oder die Fortbewegungseinheit zumindest teilweise in Abhängigkeit von einem Abgleich zwischen der Soll-Anordnung und der Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte anzusteuern. Vorteilhaft kann eine Ansteuerung der Bearbeitungseinheit und/oder der Fortbewegungseinheit besonders präzise an einen Ist-Zustand der Arbeitsumgebung angepasst werden. Vorteilhaft kann einem fehlerhaften Navigieren und/oder Arbeiten des Arbeitsgeräts besonders effektiv und/oder präzise entgegengewirkt werden. Beispielsweise ist denkbar, dass die Steuereinheit den Bearbeitungsplan und/oder das Arbeitsumgebungsmodell in Abhängigkeit von dem Abgleich anpasst und/oder ergänzt. Bevorzugt steuert die Steuereinheit die Bearbeitungseinheit und/oder die Fortbewegungseinheit zumindest teilweise in Abhängigkeit von dem Abgleich zwischen der Soll-Anordnung und der Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte beim Fortbewegen in der Arbeitsumgebung und/oder Bearbeiten des Bearbeitungsobjekts mittels der Bearbeitungseinheit.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Erfassungseinheit dazu vorgesehen ist, zur Bestimmung der Ist-Anordnung eines, insbesondere des zumindest einen zuvor bereits genannten, Objekts zumindest drei Messpunkte für die Ist-Anordnungs- kenngröße zu erfassen. Vorteilhaft kann eine Ist-Anordnung des Objekts besonders detailliert und/oder präzise ermittelt werden. Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, anhand der zumindest drei Messpunkte für die Ist-Anord- nungskenngröße des Objekts die Ist-Anordnung, insbesondere die Position und/oder die Ausrichtung, des Objekts zu bestimmen. Die drei Messpunkte sind vorzugsweise Abstandskenngrößen, insbesondere Abstandswerte, von der Erfassungseinheit zu unterschiedlichen Positionen, insbesondere Oberflächenpunkten, des Objekts. Bevorzugt befindet sich die Erfassungseinheit beim Erfassen der zumindest drei Messpunkte für die Ist-Anordnungskenngröße des Objekts an derselben Position relativ zu dem Objekt und insbesondere an einer Basis der Manipulatoreinheit.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass das autonome oder manuelle Arbeitsgerät eine weitere Erfassungseinheit zu einer Lokalisierung und/oder Navigation der Bearbeitungseinheit und/oder der Fortbewegungseinheit in der Arbeitsumgebung aufweist. Vorteilhaft können für verschiedene Funktionen des Arbeitsgeräts unterschiedliche Erfassungseinheiten genutzt werden. Vorteilhaft kann eine besonders anforderungsorientierte Verwendung und/oder Nutzung von Erfassungseinheiten realisiert werden. Die weitere Erfassungseinheit ist vorzugsweise verschieden von der Erfassungseinheit ausgebildet. Die weitere Erfassungseinheit weist beispielsweise zumindest eine Lidareinheit zu einem Erfassen der Arbeitsumgebung auf. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass die weitere Erfassungseinheit eine Stereokamera, eine Time-of-Flight-Kamera, ein auf Streifenprojektion basiertes Kamerasystem und/oder andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Erfassungsmittel aufweist. Die weitere Erfassungseinheit ist bevorzugt verschieden von einem Tachymeter ausgebildet. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, die mittels der weiteren Erfassungseinheit, bevorzugt der Lidareinheit, erfassten Informationen basierend auf einem Simultaneous Localization and Mapping- (SLAM) Verfahren auszuwerten. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, die Fortbewegungseinheit bei einer Bewegung in der Arbeitsumgebung in Abhängigkeit von mittels der weiteren Erfassungseinheit, vorzugsweise der Lidareinheit, erfassten Informationen anzusteuern. Die weitere Erfassungseinheit ist insbesondere relativ zur Bestimmung der Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte relativ zueinander durch die Erfassungseinheit zu einer groben Lokalisierung des Arbeitsgeräts in der Arbeitsumgebung vorgesehen.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Erfassungseinheit als ein Tachymeter ausgebildet ist. Vorteilhaft kann eine besonders präzise Erfassung der Ist- Anordnungskenngröße des Objekts realisiert werden. Vorteilhaft kann die Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte relativ zueinander besonders präzise bestimmt werden. Vorteilhaft kann ein besonders präziser Abgleich zwischen der Ist-Anordnung der zwei Objekte relativ zueinander mit der Soll-Anordnung der zwei Objekte relativ zueinander erfolgen. Vorteilhaft kann eine besonders hohe Genauigkeit bei einer Bestimmung des Ist-Zustands der Arbeitsumgebung erreicht werden. Durch eine Nutzung des Tachymeters zur Bestimmung der Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte relativ zueinander kann eine besonders präzise Lokalisierung des Arbeitsgeräts, insbesondere der Bearbeitungseinheit und/oder der Fortbewegungseinheit, in der Arbeitsumgebung ermöglicht werden. Vorteilhaft kann ein besonders präzises Arbeiten und/oder Bewegen des Arbeitsgeräts in der Arbeitsumgebung realisiert werden.
Zudem wird ein System mit einer, insbesondere der zuvor bereits genannten, externen Einheit und einem erfindungsgemäßen autonomen oder manuellen Arbeitsgerät vorgeschlagen. Vorteilhaft kann das Arbeitsgerät besonders komfortabel überwacht und/oder gesteuert werden. Vorteilhaft kann eine besonders hohe Flexibilität bei einer Ansteuerung des Arbeitsgeräts erreicht werden. Es kann vorteilhaft eine besonders hohe Flexibilität bei einer Datenverarbeitung, insbesondere von mittels der Erfassungseinheit und/oder der weiteren Erfassungseinheit, erfassten Informationen erreicht werden. Die externe Einheit ist vorzugsweise separat zu dem Arbeitsgerät ausgebildet. Alternativ ist denkbar, dass das System frei von einer externen Einheit ausgebildet ist.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die externe Einheit zumindest einen Teil der Steuereinheit aufweist. Vorteilhaft können Systemanforderungen an die Steuereinheit des Arbeitsgeräts gering gehalten werden. Vorteilhaft kann ein Arbeitsgerät mit einem besonders geringen Energiebedarf zur Verfügung gestellt werden. Es ist beispielsweise denkbar, dass die externe Einheit, insbesondere der Teil der Steuereinheit, welchen die externe Einheit aufweist, dazu vorgesehen ist, die Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte relativ zueinander zu bestimmen.
Ferner geht die Erfindung aus von einem Verfahren zu einem Betrieb eines, insbesondere des erfindungsgemäßen, autonomen oder manuellen Arbeitsgeräts. Es wird vorgeschlagen, dass eine Ist-Anordnung von, insbesondere den zuvor bereits genannten, zumindest zwei Objekten in einer, insbesondere der zuvor bereits genannten, Arbeitsumgebung des autonomen oder manuellen Arbeitsgeräts relativ zueinander bestimmt wird. Vorteilhaft kann ein Ist-Zustand der Arbeitsumgebung besonders präzise bestimmt werden. Vorteilhaft kann eine Ansteuerung des Arbeitsgeräts, insbesondere der Fortbewegungseinheit und/oder der Bearbeitungseinheit, in Abhängigkeit von der Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte angepasst werden. Vorteilhaft kann das Arbeitsgerät besonders sicher und/oder präzise betrieben werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass anhand von zumindest drei Messpunkten zu einer Ist-Anordnungskenngröße eines, insbesondere des zumindest einen zuvor bereits genannten, Objekts eine Ist-Anordnung des Objekts bestimmt wird. Vorteilhaft kann eine Ist-Anordnung des Objekts besonders detailliert und/oder präzise ermittelt werden. Bevorzugt wird die Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte relativ zueinander anhand der zuvor bestimmten jeweiligen Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte bestimmt, insbesondere mittels der Steuereinheit.
Das erfindungsgemäße autonome oder manuelle Arbeitsgerät, das erfindungsgemäße System und/oder das erfindungsgemäße Verfahren sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann das erfindungsgemäße autonome oder manuelle Arbeitsgerät, das erfindungsgemäße System und/oder das erfindungsgemäße 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 ist ein Ausführungsbeispiel 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:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes System mit einem autonomen oder manuellen Arbeitsgerät in einer schematischen Darstellung,
Fig. 2 das Arbeitsgerät in einer Arbeitsumgebung in einer Draufsicht und
Fig. 3 einen schematischen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Betrieb des Arbeitsgeräts.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt ein System 28 mit einem autonomen Arbeitsgerät 10 und einer externen Einheit 30. Die externe Einheit 30 ist separat zu dem Arbeitsgerät 10 ausgebildet. Die externe Einheit 30 ist datentechnisch mit dem Arbeitsgerät 10 verbindbar, insbesondere kabellos und/oder kabelgebunden. Die externe Einheit 30 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. Alternativ ist denkbar, dass das Arbeitsgerät 10 als ein manuelles Arbeitsgerät 10 ausgebildet ist. Ferner ist alternativ denkbar, dass das System frei von einer externen Einheit 30 ausgebildet ist.
Das Arbeitsgerät 10 ist als ein Bearbeitungsroboter, insbesondere als ein Baustellenroboter, ausgebildet. Das Arbeitsgerät 10 ist als ein Bohrroboter ausgebildet. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das Arbeitsgerät 10 als ein von einem Bohrroboter verschiedener Baustellenroboter, beispielsweise als ein Malerroboter, als ein Schleifroboter, als ein Spachtelroboter, als ein Dübelsetzroboter, 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 10 ist verschieden von einem stationären Arbeitsgerät ausgebildet. Das Arbeitsgerät 10 ist verschieden von einem an einer Position fest installierten autonomen Gerät, insbesondere verschieden von einem Industrieroboter, ausgebildet. Das Arbeitsgerät 10 ist dazu eingerichtet, sich selbstständig fortzubewegen. Das Arbeitsgerät 10 ist als ein mobiles Arbeitsgerät ausgebildet. Das Arbeitsgerät 10 ist fahrbar ausgebildet. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das Arbeitsgerät 10 als eine Drohne ausgebildet ist.
Das Arbeitsgerät 10 weist eine Bearbeitungseinheit 12 auf. Die Bearbeitungseinheit 12 ist hier beispielhaft als eine Bohreinheit ausgebildet. Das Arbeitsgerät 10 ist zu einem zumindest teilweise automatischen Bearbeiten zumindest eines Bearbeitungsobjekts 50 in einer Arbeitsumgebung 22 der Bearbeitungseinheit 12 vorgesehen. Das Arbeitsgerät 10 ist zu einem zumindest teilweise automatischen Erzeugen von Bohrlöchern in dem Bearbeitungsobjekt 50 vorgesehen. Das Arbeitsgerät 10 ist zu einem selbstständigen Bearbeiten des Bearbeitungsobjekts 50 vorgesehen, insbesondere zu einem selbstständigen Erzeugen von Bohrlöchern in dem Bearbeitungsobjekt 50. Das Bearbeitungsobjekt 50 ist hier beispielhaft ein Gebäudeteil, insbesondere eine Decke. Alternativ ist denkbar, dass das Bearbeitungsobjekt 50 eine Wand, ein Boden, eine Fassade oder dergleichen ist, oder dass das Bearbeitungsobjekt 50 verschieden von einem Gebäudeteil ist, beispielsweise ein, insbesondere feststehendes, vorzugsweise stationäres, Möbelstück oder dergleichen.
Die Bearbeitungseinheit 12 weist eine Manipulatoreinheit 52, insbesondere einen Roboterarm, auf. Die Bearbeitungseinheit 12 weist eine Werkzeugeinheit 54, insbesondere einen Endeffektor, auf. Die Werkzeugeinheit 54 ist an der Manipulatoreinheit 52, bevorzugt an einem freien Ende der Manipulatoreinheit 52, angeordnet. Die Werkzeugeinheit 54 weist eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme einer Handwerkzeugmaschine 56 oder dergleichen auf. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Werkzeugs vorgesehen ist. Das Werkzeug kann 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 sein. Es ist denkbar, dass das Werkzeug und/oder die Handwerkzeugmaschine 56 Teil der Werkzeugeinheit 54 sind. Es ist auch denkbar, dass die Werkzeugeinheit 54, insbesondere das Werkzeug und/oder die Handwerkzeugmaschine 56, durch eine Steuereinheit 16 ansteuerbar ist. Die Handwerkzeugmaschine 56 ist als eine Bohrmaschine ausgebildet
Die Handwerkzeugmaschine 56 kann als eine handelsübliche Handwerkzeugmaschine ausgebildet sein. Die Handwerkzeugmaschine 56 kann als eine akkubetriebene Handwerkzeugmaschine oder als eine kabelgebundene Handwerkzeugmaschine ausgebildet sein. Es ist alternativ auch denkbar, dass die Handwerkzeugmaschine 56 speziell zu einem Zusammenwirken mit der Bearbeitungseinheit 12 ausgebildet ist. Alternativ ist auch denkbar, dass die Handwerkzeugmaschine 56 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 56 ausgebildet ist. Die Manipulatoreinheit 52 weist sechs Freiheitsgrade auf. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass die Manipulatoreinheit 52 weniger oder mehr als sechs Freiheitsgrade aufweist. Die Manipulatoreinheit 52 ist über die Steuereinheit 16 ansteuerbar. Die Steuereinheit 16 ist dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12, insbesondere die Manipulatoreinheit 52 und/oder die Werkzeugeinheit 54, vorzugsweise das Werkzeug und/oder die Handwerkzeugmaschine 56, bei einem Bearbeiten des Bearbeitungsobjekts 50 anzusteuern.
Das Arbeitsgerät 10 weist eine Fortbewegungseinheit 14 zu einem Fortbewegen der Bearbeitungseinheit 12 auf. Die Fortbewegungseinheit 14 ist zu einer Erzeugung einer Fortbewegungskraft vorgesehen. Die Bearbeitungseinheit 12, insbesondere die Manipulatoreinheit 52, ist an, bevorzugt auf, der Fortbewegungseinheit 14 angeordnet. Die Werkzeugeinheit 54 ist über die Manipulatoreinheit 52 mit der Fortbewegungseinheit 14 zumindest mechanisch verbunden. Die Fortbewegungseinheit 14 ist dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12 auf einem Untergrund 68, hier beispielhaft einem Boden zu bewegen. Alternativ ist auch denkbar, dass der Untergrund 68 eine Wand und/oder eine Decke ist.
Die Fortbewegungseinheit 12 ist dazu vorgesehen, das autonome Arbeitsgerät
10 als Ganzes über den Untergrund 68 zu bewegen. Die Fortbewegungseinheit
14 weist ein Fahrwerk 58 auf. Die Fortbewegungseinheit 14, insbesondere das Fahrwerk 58, weist eine Radeinheit 60 auf. Die Radeinheit 60 umfasst vier Räder 62 (in Figur 1 sind lediglich zwei der vier Räder 62 dargestellt). Alternativ ist auch denkbar, dass die Radeinheit 60 lediglich ein Rad 62, zwei Räder 62, drei Räder 62 oder mehr als vier Räder 62 aufweist.
Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Fortbewegungseinheit 14 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 10 umfasst die Fortbewegungseinheit 14 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 14 weist zumindest eine Antriebseinheit (hier nicht dargestellt) auf. Die Antriebseinheit ist dazu vorgesehen, das Fahrwerk 58, insbesondere die Radeinheit 60, anzutreiben. Die Antriebseinheit umfasst zumindest einen Elektromotor oder dergleichen. Eine Bewegung eines Geräterahmens 64 des autonomen Arbeitsgeräts 10, insbesondere der Fortbewegungseinheit 14, ist an einen Antrieb, insbesondere eine Bewegung, des Fahrwerks 58 gekoppelt. Durch das, vorzugsweise mittels der Antriebseinheit, angetriebene Fahrwerk 58 ist eine Bewegung des Geräterahmens 64 erzeugbar.
Das System 28, insbesondere das Arbeitsgerät 10, weist die Steuereinheit 16 zumindest zu einer Ansteuerung der Bearbeitungseinheit 12 auf. Es ist denkbar, dass die externe Einheit 30 zumindest einen Teil der Steuereinheit 16 aufweist. Die Bewegung des Geräterahmens 64 ist abhängig von einer Ansteuerung durch die Steuereinheit 16. Die Antriebseinheit ist dazu vorgesehen, das Fahrwerk 58 zu einer translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung des Geräterahmens 64 anzutreiben, insbesondere in Abhängigkeit von einer Ansteuerung durch die Steuereinheit 16. Die Steuereinheit 16 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 12, insbesondere die Werkzeugeinheit 54 und/oder die Manipulatoreinheit 52, sind mittels der Steuereinheit 16 ansteuerbar.
Das autonome Arbeitsgerät 10 weist eine höhenverstellbare Arbeitsplattform 66 auf. Alternativ ist auch denkbar, dass das autonome Arbeitsgerät 10 frei von einer höhenverstellbaren Arbeitsplattform 66 ausgebildet ist. Die Arbeitsplattform 66 ist an der Fortbewegungseinheit 14 angeordnet. Die Manipulatoreinheit 52 ist auf der Arbeitsplattform 66 angeordnet. Die Arbeitsplattform 66 ist relativ zu dem Untergrund 68, auf welchem das autonome Arbeitsgerät 10, insbesondere die Fortbewegungseinheit 14, angeordnet ist, höhenverstellbar. Das autonome Arbeitsgerät 10 weist eine Hubeinheit 70 auf. Mittels der Hubeinheit 70 ist die Arbeitsplattform 66 höhenverstellbar. Die Hubeinheit 70 weist eine Teleskopstange 72 auf. Die Teleskopstange 72 ist als eine hydraulische Teleskopstange ausgebildet. Alternativ ist auch denkbar, dass die Hubeinheit 70 mehr als eine Teleskopstange 72 aufweist. Ferner ist alternativ oder zusätzlich denkbar, dass die Hubeinheit 70 einen Scherenhubmechanismus, einen Linearantrieb, beispielsweise eine Zahnstange, eine Schubkette, einen Kugelgewindetrieb, einen Linearmotor, oder dergleichen aufweist. Die Arbeitsplattform 66 ist über die Hubeinheit 70, insbesondere die Teleskopstange 72, mit der Fortbewegungseinheit 14 verbunden. Die Hubeinheit 70 ist steuerungstechnisch mit der Steuereinheit 16 verbunden, insbesondere kabellos und/oder kabelgebunden. Die Hubeinheit 70 ist Teil der Bearbeitungseinheit 12.
Es ist beispielsweise denkbar, dass die Bearbeitungseinheit 12 dazu vorgesehen ist, zumindest das Bearbeitungsobjekt 50 nach einem Bearbeitungsplan zu bearbeiten. Der Bearbeitungsplan ist beispielsweise in einem Arbeitsumgebungsmodell der Arbeitsumgebung 22 der Bearbeitungseinheit 12 vermerkt. Das Arbeitsumgebungsmodell ist ein Building Information Modelling- (BIM-) Modell oder dergleichen. Der Bearbeitungsplan ist beispielsweise auf dem Speicherelement der Steuereinheit 16 hinterlegt. Das Arbeitsumgebungsmodell ist auf dem Speicherelement der Steuereinheit 16 hinterlegt. Die Steuereinheit 16 ist dazu vorgesehen, die Fortbewegungseinheit 14 und/oder die Bearbeitungseinheit 12, zumindest anhand des Bearbeitungsplans und/oder des Arbeitsumgebungsmodells in der Arbeitsumgebung 22 zu navigieren. Alternativ ist auch denkbar, dass das Arbeitsumgebungsmodell auf der externen Einheit 30 gespeichert ist.
Das Arbeitsgerät 10 weist eine Erfassungseinheit 18 zu einer Erfassung einer Ist- Anordnungskenngröße von zumindest zwei Objekten 20, 24 in der Arbeitsumgebung 22 der Bearbeitungseinheit 12 auf (vgl. Figur 2). Insbesondere ist die Erfassungseinheit 18 dazu vorgesehen, zu den zumindest zwei Objekten 20, 24 eine Information zu der jeweiligen Ist-Anordnungskenngröße, insbesondere die Ist-An- ordnungskenngröße, zu erfassen. Die Steuereinheit 16 ist dazu vorgesehen, aus den mittels der Erfassungseinheit 18 erfassten Informationen zu der jeweiligen Ist-Anordnungskenngröße, insbesondere der jeweiligen Ist-Anordnungskenn- größe, für die zwei Objekte 20, 24 die jeweilige Ist-Anordnung zu bestimmen.
Die Erfassungseinheit 18 als ein Tachymeter ausgebildet. Die Arbeitsumgebung 22 ist hier beispielhaft ein Gebäudeinnenbereich eines Gebäudes 74. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Arbeitsumgebung 22 einen Außenbereich, insbesondere eines Gebäudes, oder dergleichen aufweist. Die Ist-Anordnungs- kenngröße der Objekte 20, 24 weist jeweils zumindest eine Abstandskenngröße auf, insbesondere einen Abstandswert von der Erfassungseinheit 18 zu dem jeweiligen Objekt 20, 24. Die Ist-Anordnungskenngröße des jeweiligen Objekts 20, 24 ist zur Ermittlung einer Ist-Anordnung des jeweiligen Objekts 20, 24 nutzbar. Die Steuereinheit 16 ist dazu vorgesehen, zumindest in Abhängigkeit von der Ist- Anordnungskenngröße des jeweiligen Objekts 20, 24 die Ist-Anordnung des Objekts 20, 24 zu ermitteln. Die Ist-Anordnung des jeweiligen Objekts 20, 24 entspricht einer Lage des Objekts 20, 24 in der Arbeitsumgebung 22, insbesondere einer Position und/oder einer Ausrichtung des Objekts 20, 24 in der Arbeitsumgebung 22.
Die Objekte 20, 24 sind Wände in der Arbeitsumgebung 22. Alternativ ist denkbar, dass die Objekte 20, 24 Wandabschnitte, Decken, insbesondere Deckenabschnitte, Böden, insbesondere Bodenabschnitte, Fassaden oder dergleichen in der Arbeitsumgebung 22 sind. Ferner ist alternativ denkbar, dass die Objekte 20, 24 verschieden von Gebäudeteilen sind, beispielsweise, insbesondere feststehende, vorzugsweise stationäre, Möbelstücke oder dergleichen. Die Steuereinheit 16 ist dazu vorgesehen, anhand von durch die Erfassungseinheit 18 erfassten Informationen eine Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte 20, 24 in der Arbeitsumgebung 22 relativ zueinander zu bestimmen. Die Ist-Anordnung der zwei Objekte 20, 24 relativ zueinander weist zumindest eine Information zu einer Relativposition der zwei Objekte 20, 24 zueinander und/oder zu einer Relativausrichtung der zwei Objekte 20, 24 zueinander auf.
Die Steuereinheit 16 ist dazu vorgesehen, anhand der jeweiligen Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte 20, 24 die Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte 20, 24 relativ zueinander zu bestimmen.
Die Arbeitsumgebung 22 weist hier beispielhaft drei Bereiche, insbesondere Räume 76, 78, 80, auf. Alternativ ist denkbar, dass die Arbeitsumgebung lediglich einen Bereich, insbesondere lediglich einen Raum 76, 78, 80, zwei Bereiche, insbesondere zwei Räume 76, 78, 80 oder mehr als drei Bereiche, insbesondere Räume 76, 78, 80, aufweist.
Hier weist beispielhaft ein Bereich, insbesondere ein Raum 76, der drei Bereiche, insbesondere Räume 76, 78, 80, Objekte 20, 24, 82, 84, 86 auf. Die Objekte 20, 24, 82, 84, 86 des Bereichs, insbesondere des Raums 76, sind in Abhängigkeit von dem Arbeitsumgebungsmodell als Vermessungsobjekte identifizierbar, insbesondere mittels der Steuereinheit 16. Besonders bevorzugt sind einzelne Wände des jeweiligen Bereichs, insbesondere des jeweiligen Raums 76, 78, 80, in der Arbeitsumgebung 22 die Vermessungsobjekte. Die Steuereinheit 16 ist dazu vorgesehen, für den zumindest einen Bereich, insbesondere den Raum 76, für sämtliche als Vermessungsobjekte identifizierte Objekte 20, 24, 82, 84, 86 eine relative Ist-Anordnung zu bestimmen. Bevorzugt ist die Steuereinheit 16 dazu vorgesehen, von sämtlichen Wänden des Raums 76 in der Arbeitsumgebung eine relative Ist-Anordnung zu bestimmen.
Die Steuereinheit 16 ist dazu vorgesehen, die Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte 20, 24 relativ zueinander in der Arbeitsumgebung 22 mit einer Soll-Anordnung der zumindest zwei Objekte 20, 24 relativ zueinander aus dem Arbeitsumgebungsmodell der Arbeitsumgebung 22 abzugleichen. Die Soll-Anordnung der zumindest zwei Objekte 20, 24 weist zumindest eine Information zu einer Soll-Lage der zumindest zwei Objekte 20, 24 relativ zueinander auf, insbesondere zumindest eine Information zu einer Soll-Relativposition der zwei Objekte 20, 24 zueinander und/oder zu einer Soll-Relativausrichtung der zwei Objekte 20, 24 zueinander. Die Soll-Anordnung entspricht beispielsweise einer finalen Soll-Anordnung gemäß des Arbeitsumgebungsmodells.
Die Steuereinheit 16 ist dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 12 und/oder die Fortbewegungseinheit 14 zumindest teilweise in Abhängigkeit von einem Abgleich zwischen der Soll-Anordnung und der Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte 20, 24 anzusteuern. Beispielsweise ist denkbar, dass die Steuereinheit 16 den Bearbeitungsplan und/oder das Arbeitsumgebungsmodell in Abhängigkeit von dem Abgleich anpasst und/oder ergänzt. Die Steuereinheit 16 steuert die Bearbeitungseinheit 12 und/oder die Fortbewegungseinheit 14 zumindest teilweise in Abhängigkeit von dem Abgleich zwischen der Soll-Anordnung und der Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte 20, 24 beim Fortbewegen in der Arbeitsumgebung 22 und/oder Bearbeiten des Bearbeitungsobjekts 50 mittels der Bearbeitungseinheit 12.
Die Erfassungseinheit 18 ist dazu vorgesehen, zur Bestimmung der jeweiligen Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte 20, 24 zumindest drei Messpunkte für die jeweilige Ist-Anordnungskenngröße zu erfassen. Die Steuereinheit 16 ist dazu vorgesehen, anhand der zumindest drei Messpunkte für die Ist-Anordnungskenn- größe des jeweiligen Objekts 20, 24 die Ist-Anordnung, insbesondere die Position und/oder die Ausrichtung, des jeweiligen Objekts 20, 24 zu bestimmen. Die drei Messpunkte sind Abstandskenngrößen, insbesondere Abstandswerte, von der Erfassungseinheit 18 zu unterschiedlichen Positionen, insbesondere Oberflächenpunkten, des jeweiligen Objekts 20, 24. Die Erfassungseinheit 18 befindet sich beim Erfassen der zumindest drei Messpunkte für die Ist-Anordnungskenn- größe des jeweiligen Objekts 20, 24 an derselben Position relativ zu den Objekten 20, 24.
Das Arbeitsgerät 10 weist eine weitere Erfassungseinheit 26 zu einer Lokalisierung und/oder Navigation der Bearbeitungseinheit 12 und/oder der Fortbewegungseinheit 14 in der Arbeitsumgebung 22 auf. Die weitere Erfassungseinheit 26 ist verschieden von der Erfassungseinheit 18 ausgebildet. Die weitere Erfassungseinheit 26 weist beispielsweise zumindest eine Lidareinheit zu einem Erfassen der Arbeitsumgebung 22 auf. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass die weitere Erfassungseinheit 26 eine Stereokamera, eine Time- of-Flight-Kamera, ein auf Streifenprojektion basiertes Kamerasystem und/oder andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Erfassungsmittel aufweist. Die weitere Erfassungseinheit 26 ist verschieden von einem Tachymeter ausgebildet. Die Steuereinheit 16 ist dazu vorgesehen, die mittels der weiteren Erfassungseinheit 26, bevorzugt der Lidareinheit, erfassten Informationen basierend auf einem Simultaneous Localization and Mapping- (SLAM) Verfahren auszuwerten. Die Steuereinheit 16 ist dazu vorgesehen, die Fortbewegungseinheit 14 bei einer Bewegung in der Arbeitsumgebung 22 in Abhängigkeit von mittels der weiteren Erfassungseinheit 26, vorzugsweise der Lidareinheit, erfassten Informationen anzusteuern. Die weitere Erfassungseinheit 26 ist insbesondere relativ zur Bestimmung der Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte 20, 24 relativ zueinander durch die Erfassungseinheit 18 zu einer groben Lokalisierung des Arbeitsgeräts 10 in der Arbeitsumgebung 22 vorgesehen.
Figur 3 zeigt einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zu einem Betrieb des Arbeitsgeräts 10.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Exportierungsschritt 32, wird das Arbeitsumgebungsmodell der Arbeitsumgebung 22 zur Verarbeitung mittels der Steuereinheit 16 exportiert. In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Unterteilungsschritt 34, werden hier beispielhaft einzelne Wände im Arbeitsumgebungsmodell identifiziert und insbesondere als Vermessungsobjekte identifiziert. Die einzelnen Wände, insbesondere die Vermessungsobjekte, entsprechen hier am Beispiel des Raums 76 den Objekten 20, 24, 82, 84, 86 in der Arbeitsumgebung 22.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Konvertierungsschritt 36, wird das Arbeitsumgebungsmodell in eine SLAM-Karte konvertiert. In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Lokalisierungsschritt 38, wird anhand von mittels der weiteren Erfassungseinheit 26 und der SLAM-Karte in einem Localization and Mapping- (SLAM) Verfahren eine Position des Arbeitsgeräts 10, insbesondere der Fortbewegungseinheit 14 und/oder der Bearbeitungseinheit 12, in der Arbeitsumgebung 22 und insbesondere in dem Arbeitsumgebungsmodell bestimmt.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Vermessungsschritt 40, werden an zumindest zwei Objekten 20, 24, bevorzugt an sämtlichen Objekten 20, 24, 82, 84, 86 des Raums 76, in der Arbeitsumgebung 22 jeweils drei Messpunkte zu der Ist-Anordnungskenngröße erfasst, bevorzugt mittels der Erfassungseinheit 18.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Verarbeitungsschritt 42, wird anhand von zumindest drei Messpunkten zu der Ist-Anordnungskenngröße des jeweiligen Objekts 20, 24 eine Ist-Anordnung des jeweiligen Objekts 20, 24 bestimmt, insbesondere mittels Triangulation, bevorzugt mittels der Steuereinheit 16.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Lagebestimmungsschritt 44, wird eine Ist-Anordnung von zumindest zwei Objekten 20, 24 in der Arbeitsumgebung 22 des Arbeitsgeräts 10 relativ zueinander bestimmt. Bevorzugt werden in jedem Raum 76, 78, 80 der Arbeitsumgebung 22 jeweils alle als Vermessungsobjekte identifizierten Objekte 20, 24, 82, 84, 86, insbesondere sämtliche Wände, vermessen. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass lediglich zwei als Vermessungsobjekte identifizierte Objekte 20, 24 in der Arbeitsumgebung 22 vermessen werden.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Vergleichsschritt 46, wird die Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte 20, 24 relativ zueinander in der Arbeitsumgebung 22 mit einer Soll-Anordnung der zumindest zwei Objekte 20, 24 relativ zueinander aus dem Arbeitsumgebungsmodell abgeglichen.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem Lokalisierungs- und/oder Navigationsschritt 48, wird das Arbeitsgerät 10, insbesondere die Fortbewegungseinheit 14 und/oder die Bearbeitungseinheit 12, in Abhängigkeit von dem Abgleich angesteuert, beispielsweise bei einer Bewegung der Fortbewegungseinheit 14 und/oder der Bearbeitungseinheit 12 und/oder bei einem Bearbeiten des Bearbeitungsobjekts 50 mittels der Bearbeitungseinheit 12.

Claims

Ansprüche
1 . Autonomes oder manuelles Arbeitsgerät (10), insbesondere Roboter, mit einer Bearbeitungseinheit (12), insbesondere einer Bohreinheit, mit einer Fortbewegungseinheit (14) zu einem Fortbewegen der Bearbeitungseinheit (12) und mit einer Steuereinheit (16) zumindest zu einer Ansteuerung der Bearbeitungseinheit (12) und mit einer Erfassungseinheit (18) zu einer Erfassung einer Ist-Anordnungskenngröße zumindest eines Objekts (20, 24), vorzugsweise eines Gebäudeteils, in einer Arbeitsumgebung (22) der Bearbeitungseinheit (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16) dazu vorgesehen ist, anhand von durch die Erfassungseinheit (18) erfassten Informationen eine Ist-Anordnung von zumindest zwei Objekten (20, 24) in der Arbeitsumgebung (22) relativ zueinander zu bestimmen.
2. Autonomes oder manuelles Arbeitsgerät (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16) dazu vorgesehen ist, die Ist- Anordnung der zwei Objekte (20, 24) relativ zueinander in der Arbeitsumgebung (22) mit einer Soll-Anordnung der zumindest zwei Objekte (20, 24) relativ zueinander aus einem Arbeitsumgebungsmodell der Arbeitsumgebung (22) abzugleichen.
3. Autonomes oder manuelles Arbeitsgerät (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16) dazu vorgesehen ist, die Bearbeitungseinheit (12) und/oder die Fortbewegungseinheit (14) zumindest teilweise in Abhängigkeit von einem Abgleich zwischen der Soll-Anordnung und der Ist-Anordnung der zumindest zwei Objekte (20, 24) anzusteuern.
4. Autonomes oder manuelles Arbeitsgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (18) dazu vorgesehen ist, zur Bestimmung der Ist-Anordnung eines Objekts (20, 24) zumindest drei Messpunkte für die Ist-Anordnungskenngröße zu erfassen. 5. Autonomes oder manuelles Arbeitsgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine weitere Erfassungseinheit (26) zu einer Lokalisierung und/oder Navigation der Bearbeitungseinheit
(12) und/oder der Fortbewegungseinheit (14) in der Arbeitsumgebung (22).
6. Autonomes oder manuelles Arbeitsgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (18) als ein Tachymeter ausgebildet ist
7. System (28) mit einer externen Einheit (30) und einem autonomen oder manuellen Arbeitsgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
8. System (28) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Einheit (30) zumindest einen Teil der Steuereinheit (16) aufweist.
9. Verfahren zu einem Betrieb eines autonomen oder manuellen Arbeitsgeräts (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ist-Anordnung von zumindest zwei Objekten (20, 24) in einer Arbeitsumgebung (22) des autonomen oder manuellen Arbeitsgeräts (10) relativ zueinander bestimmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass anhand von zumindest drei Messpunkten zu einer Ist-Anordnungskenngröße eines Objekts (20, 24) eine Ist-Anordnung des Objekts (20, 24) bestimmt wird.
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