WO2019057679A1 - Verfahren und robotersystem zum anpassen eines robotereinsatzes an einen arbeitsprozess - Google Patents

Verfahren und robotersystem zum anpassen eines robotereinsatzes an einen arbeitsprozess Download PDF

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WO2019057679A1
WO2019057679A1 PCT/EP2018/075122 EP2018075122W WO2019057679A1 WO 2019057679 A1 WO2019057679 A1 WO 2019057679A1 EP 2018075122 W EP2018075122 W EP 2018075122W WO 2019057679 A1 WO2019057679 A1 WO 2019057679A1
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WO
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robot
process task
management unit
task
space
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PCT/EP2018/075122
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French (fr)
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Mohamad Bdiwi
Shuxiao Hou
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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    • 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
    • B25J9/1674—Program controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
    • 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
    • G05B2219/40202—Human robot coexistence

Definitions

  • the present invention relates to a method and a robot system for adapting a robotic insert to a working process.
  • Robot systems of various types are already known from the prior art.
  • document DE 10 2016 216 441 A1 discloses a robot system in which different degrees of interaction between a robot and a user are made possible.
  • a disadvantage of such systems is that a working or monitoring space is generally rigidly fixed and thus no process-related control can be done.
  • the present invention is therefore based on the object to develop a method and a robot system that avoids the mentioned disadvantage, so that a process-related adaptation of a robotic insert is possible.
  • This object is achieved by a method according to claim 1 and a robot system according to claim 9.
  • Advantageous embodiments and further developments are described in the dependent claims.
  • a process management unit is involved, which selects or stops a process task to be performed and a current state, that of the robot and the human user assessed process task and a security level of the process task.
  • a control unit that controls the robot there are stored pattern tasks that can be performed jointly by the robot and the human user. At least one of the pattern tasks is selected as the process task to be performed by the control unit in accordance with the process management unit.
  • a room management unit adaptively models at least one multi-layered dynamic surveillance space in which at least the robot is located, depending on the process task to be performed.
  • This modeling is based on measurement data of at least one sensor that defines and monitors the multilevel dynamic interception space.
  • the room management unit also defines at least one constraint for performing and at least one constraint for completing the process task.
  • a state evaluation unit a current state of the process task and a current security level of the process task are determined and a fulfillment of the boundary condition, i. H. the boundary condition for performing the process task and the boundary condition for completing the process task, checked by the process management unit by classifying the current state of the process task and the security level of the process task in the multi-layered dynamic interworking space and sorting the process task into a category depending on the classification ,
  • a reliable classification can be carried out, by means of which the progress of the method can be adapted to the actual state. Since the process task is composed of at least one, but typically several, sample tasks, a status of the set process task can be easily determined at any time.
  • a first category includes those tasks where the constraints of the process task performed jointly by the robot and the human user can not or no longer be met, such that the
  • Process management unit stops the process task.
  • those tasks are preferably summarized in which the boundary conditions of the process task, which is carried out jointly by the robot and the human user, can not be met temporarily, but can be met again within a defined period of time, so that the process management unit performs the process task temporarily stops.
  • the tasks in which the constraint of the process task performed jointly by the robot and the human user for performing the process task is met but the constraint of the process task for completing it is not met can form the third category in which the process management unit performs the process task.
  • a fourth category can be provided, in which the boundary condition of the process task for completing the process task is fulfilled, so that the process management unit completes the process task and selects a subsequent process task or stops a selection of process tasks.
  • the term "multi-layered” or "multi-layered” should be understood to mean that several parameters are used for monitoring.
  • the sample task includes picking up an object, dropping the object
  • the multi-layer dynamic interception space is typically generated from at least one three-dimensional geometry component that is assigned to the robot, parts of the robot, and / or at least one other object in the multilevel dynamic interworking space by the room management unit.
  • the multi-layered dynamic interception space may therefore consist of one or more three-dimensional geometry components, wherein each of the geometry components may be located in any position in space and assigned by the space distribution unit to the robot, divide it robot and / or the other object. In this way, a flexible adaptation of the multi-layered dynamic monitoring space to the respective process can take place.
  • several of these three-dimensional geometry components are assigned, so that on the one hand the space to be monitored is adapted to the robot or the respective object, whereby a user can also be provided with such a three-dimensional geometry component.
  • a space section occupied by the multi-layered dynamic monitoring space can be determined by the room management unit based on the three-dimensional geometry component assigned to the robot by means of at least one joint angle of a robot joint of the robot. This allows a reliable detection of the robot and its spatial orientation.
  • an estimation of a space section occupied in future by the multi-layered dynamic surveillance space is made on the basis of the three-dimensional geometry component associated with the robot by means of at least one current joint angle and a current joint angular velocity of a robot joint of the robot, the estimate being determined by the space management unit.
  • An extent and a location of the multi-layer dynamic interworking space during the execution of the process task can be achieved by Determining the space section occupied by the robot component assigned to the robot can be adapted by the room management unit in order also to adapt the multi-layered dynamic surveillance space to be monitored to the running procedure.
  • the boundary condition for performing or the boundary condition for completing the process task is preferably selected from the state of the process task and / or the security level of the process task.
  • a robot system for adapting a robotic insert to a work process in which a robot and a human user are involved in common includes the robot, a process management unit, a control unit, a room management unit, a state evaluation unit, and a sensor.
  • the process management unit serves to select or stop a process task to be performed and to judge a current state of the process task to be performed by the robot and the human user and a safety level of the process task.
  • the control unit is set up to drive the robot, wherein pattern tasks that can and should be carried out jointly by the robot and the human user are stored in the control unit. In this case, the control unit is designed to select at least one of the pattern tasks as the process task to be performed by the control unit in accordance with the process management unit.
  • the room management unit For adaptive modeling of at least one multi-layer dynamic monitoring space in which at least the robot is located, depending on the process task to be performed based on measurement data of the at least one sensor, the room management unit is set up.
  • the sensor also defines and monitors the multilevel dynamic
  • the room management unit also serves to define at least one constraint for performing and at least one constraint for completing the process task.
  • the state evaluation unit is used to determine a current state of the process task and a current security level of the process task based on the
  • the process management unit is arranged to fulfill a fulfillment of the boundary conditions by classifying the current state of the process task and the security level in the multi-layered dynamic surveillance space into a category and depending on the classification of the process task.
  • the sorting of the current state of the process task and the security level of the process task is carried out by means of four categories.
  • a first category typically includes those tasks in which the constraints of the process task, which are performed jointly by the robot and the human user, can not be met or can no longer be met, so that the process management unit stops the process task.
  • a second category can be assigned those tasks in which the boundary conditions of the process task, which is performed jointly by the robot and the human user, can not be met temporarily, but can be met again within a defined period of time, so that the process management unit temporarily performs the process task stops.
  • Tasks in which the boundary conditions of the process task for performing the process task are fulfilled are preferably assigned to a third category, provided the boundary conditions for doing so are not met.
  • the process management unit performs the process task.
  • those tasks may be included in which the constraint of the process task for completing the process task is fulfilled so that the process management unit completes the process task and selects a subsequent process task or stops a selection of process tasks.
  • the existing robot system can be used with the already described method, i. h., the described method is designed to be performed with the described robot system.
  • the robot can be designed as a mobile robot or as a robot arranged stationarily in the multi-layered dynamic surveillance space.
  • Fig. 1 is a schematic flowchart of the method
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a parameterization of a working process
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a method of a process-related robot control by means of a task-oriented multi-layer dynamic spatial modeling.
  • the method is for adapting a robotic task to a flexible work process involving a robot and a human user in common.
  • These include z.
  • a process management unit 1 is initialized, which serves to assess a state of the work process or a process task and a corresponding security level. Furthermore, the process management unit 1 has the task of activating, stopping or changing a process task. For this purpose, the process task 1 controls a control unit 2, in which several pattern tasks are stored. Defined as pattern tasks and implemented as control programs in the control unit 2 are, for example, picking up an object, moving an object, moving or transporting an object, holding an object as a third hand, transferring an object between the human user 9 and the robot 4 or some other physical Interaction.
  • a work process or a process task here is a single or a combination of a plurality of the predefined pattern tasks, wherein required information about each process task, such as a target position in the sample task Move, features of an object to be canceled in the sample task "transfer” and so on, in the form of text, image, language or the like, a parameterization is described.
  • Control unit 2 therefore serves on the one hand to control the robot 4 on the basis of the process task defined by the process management unit 1. On the other hand, it communicates with a room management unit 3, which defines boundary conditions 13 for performing the process task and completing the process task. These boundary conditions are also the
  • the room management unit 3 also performs a step of defining 14 and modeling a multi-layered dynamic surveillance space in which measurement data detected by a sensor 5, such as an infrared sensor, is taken into consideration.
  • the sensor 5 or a multiplicity of different sensors 5 serves for detecting the information in all defined multilevel dynamic monitoring spaces.
  • the collected information is passed to a state evaluation unit 6, which performs a processing of the information of the sensors 5 and a determination of a state 15 of the process task and a security level 16 of the process task.
  • the actual state and the security level are categorized below and, based on the categorization, a control or regulation of the process task by the process management unit 1 is carried out.
  • FIG. 2 shows a schematic of a parameterization of a process task. Recurring features are provided with identical reference numerals in this as well as in the following figures.
  • the work process consists of four sample tasks in the present case. In that shown in Fig. 2
  • Capture is the feature of the object 8 parametrized in the form of an image. siert so that the robot 4 by means of the control unit 2 based on the image finds the right object 8. Analogously to the first sample task, the position in which the following sample task "transporting” takes place is parameterized in the form of text. The same applies to the final sample task "handover", in which an identification number of the human user 9, to whom the robot 4 is the Object 8 is to pass, is parameterized in the form of text.
  • the room management unit 3 models at least one multi-layered dynamic surveillance space, whose properties will be described below.
  • the room management unit 3 defines for each multilevel dynamic monitoring room the boundary conditions for the execution and execution of the pattern tasks or the process tasks. These constraints represent the state of the process task and process task safety required to perform and complete the process task.
  • the process management unit 1, the control unit 2, the room management unit 3, the robot 4, the sensor 5 or the sensors 5 and the state evaluation unit 6 can be combined in a single device, for example in a computer, but they can also be present individually or at least be combined in pairs in a computer combined.
  • the process management unit 1 judges the level at which the boundary conditions are satisfied, ie. H. which boundary conditions are met. For this purpose, four levels or four categories are distinguished:
  • the boundary conditions for carrying out the process task can not be met and can not be satisfied again within the scope of the process task to be performed.
  • a typical example of this is that if the condition "holding an object in the gripper" is not fulfilled in the "transport” task, this means that the object 8 to be transported falls out of the gripper. In the context of the task "transporting” the robot 4 is not able to independently pick up a fallen object 8.
  • the boundary conditions for carrying out the process task are sometimes not satisfied, they could be satisfied again within a defined period of time.
  • a typical example of this is that if the constraint "Presence of a particular human in a particular multilevel dynamic interstice" is temporarily not satisfied in the handover task, it means that a human is not yet ready when the robot 4 is the object 8 should pass. However, a few seconds later, the human can re-enter the multilevel dynamic interrogation space under consideration, so that the specified pattern task can not be performed.
  • the boundary conditions for the execution of the process task are satisfied or met, but the boundary condition for the successful completion of the process task is not met.
  • a typical example of this is that when the pattern task "holding an object 8 in the gripper" is satisfied in the sample task "transport” but the boundary condition “reaching the destination” has not yet been met, this means that the pattern task has not yet been completed.
  • a fourth category is provided or a fourth level, in which the boundary conditions for the successful completion of a task are met.
  • satisfying the constraint "holding an object 8 in the gripper” and “reaching the destination” in the sample task "transport” means that the task is successfully done.
  • a model task is now performed, abandoned, changed, and / or paused depending on the level of satisfaction or fulfillment level of the boundary conditions for the execution and execution of a sample task and the specified work process by the process management unit 1 to the desired goal of the work process with little effort to achieve the desired level of security.
  • a surveillance area is typically represented as either a two-dimensional zone on a floor or as a three-dimensional space standing upright on the ground, but in the present invention dynamic adaptation is desired, a multi-layered dynamic becomes
  • Surveillance space 7 defined, of which various scenarios in Fig. 3 are shown in a schematic view.
  • the multi-layer dynamic interception space 7 is represented either by means of a three-dimensional geometry component or a combination of several three-dimensional geometry components. Each geometry component can be located anywhere in the environment and bound to a robot member or to a world coordinate system.
  • FIG. 3 shows in the uppermost paragraph the robot 4, in which a first multi-layered dynamic surveillance space 7 is defined along the robot arm, wherein projections 10 of this multi-layer dynamic surveillance space 7 run on the ground.
  • the human user 9 is now also detected with respect to an intrusion into the multi-layered dynamic interception space 7.
  • the object 8 is located in its own, second multi-layer, dynamic interception space 7.
  • the second line of Fig. 3 is located on the left side of another embodiment in which the robot 4 is no longer on the ground, but is attached to the wall.
  • the robot 4 is attached to a ceiling, now a total of three
  • the first monitoring space 7 is bound to the robot 4 as a dynamic monitoring space on the basis of the geometry components, while a second monitoring space 7 comprises the object 8.
  • a third monitoring space 7 is located below the robot 4, wherein in the illustrated embodiment a human user 9 is currently located in this third monitoring space 7.
  • a movable on a ceiling robot 4 is defined in which the multi-layer dynamic surveillance space 7 and the projection 10 are moved accordingly.
  • FIG. 3 shows in the third line on the right-hand side a movable robot 4, in which the multi-layered dynamic surveillance space 7 is only provided by the projection 10 on the ground.
  • the multi-layered dynamic interception space 7 can thus be converted by the projection 10 on the ground into an upright monitoring space on the ground, whose lower surface is just the projection 10 of the interstitial space 7 on the ground. Compared to conventional surveillance areas, the multi-layered dynamic
  • FIG. 4 shows, on the left side, the robot 4 with an associated multi-layer dynamic interception space 7, as already shown in FIG. Since the multilevel dynamic interworking space 7 can adapt its extent and position to the robot movement by virtue of the geometry components belonging to the multilevel dynamic interworking space 7 at the current time and in future in a small time interval based on joint angles and joint geometry. 4, the adjustment of the monitoring area with the movement of the robot 4 shown on the right in FIG. 4 results. Only features of the various embodiments disclosed in the exemplary embodiments can be combined with one another and claimed individually.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Robotersystem zum Anpassen eines Robotereinsatzes an einen Arbeitsprozess, an dem ein Roboter (4) und ein menschlicher Nutzer (9) gemeinsam beteiligt sind, mit dem Roboter (4), einer Prozessverwaltungseinheit (1), einer Steuereinheit (2), einer Raumverwaltungseinheit (3), einem Sensor (5) und einer Zustandsauswerteeinheit (6), wobei eine Kategorisierung des Arbeitsprozesses vorgenommen wird.

Description

Verfahren und Robotersvstem zum Anpassen
eines Robotereinsatzes an einen Arbeitsprozess
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Robotersystem zum Anpassen eines Robotereinsatzes an einen Arbeitsprozess.
Robotersysteme unterschiedlichster Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. So offenbart die Druckschrift DE 10 2016 216 441 AI ein Robotersystem, bei dem unterschiedliche Grade einer Wechselwirkung zwischen einem Roboter und einem Benutzer ermöglicht werden. Nachteilig an derartigen Systemen ist, dass ein Arbeits- bzw. Überwachungsraum im Allgemeinen starr fixiert ist und somit keine prozessbezogene Regelung erfolgen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Robotersystem zu entwickeln, das den genannten Nachteil vermeidet, mit dem also eine prozessbezogene Anpassung eines Robotereinsatzes möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Robotersystem nach Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Bei einem Verfahren zum Anpassen eines Robotereinsatzes an einen Arbeits- prozess, an dem ein Roboter und ein menschlicher Nutzer gemeinsam beteiligt sind, ist eine Prozessverwaltungseinheit beteiligt, die eine durchzuführende Prozessaufgabe auswählt oder anhält und einen aktuellen Zustand, der von dem Roboter und dem menschlichen Nutzer durchzuführenden Prozessaufgabe sowie ein Sicherheitsniveau der Prozessaufgabe beurteilt. In einer Steuereinheit, die den Roboter steuert, sind Musteraufgaben gespeichert, die von dem Roboter und dem menschlichen Nutzer gemeinsam durchgeführt werden können. Mindestens eine der Musteraufgaben wird als die durchzuführende Prozessaufgabe von der Steuereinheit nach Maßgabe der Prozessverwaltungseinheit ausgewählt. Eine Raumverwaltungseinheit modelliert adaptiv mindestens einen multischichtigen dynamischen Überwachungsraum, in dem sich zumindest der Roboter befindet, in Abhängigkeit von der durchzuführenden Prozessaufgabe. Diese Modellierung erfolgt basierend auf Messdaten mindestens eines Sensors, der den multischichtigen dynamischen Überwachungsraum definiert und überwacht. Die Raumverwaltungseinheit definiert außerdem mindestens eine Randbedingung für das Durchführen und mindestens eine Randbedingung für das Erledigen der Prozessaufgabe. Durch eine Zustandsauswerteeinheit werden ein aktueller Zustand der Prozessaufgabe und ein aktuelles Sicherheitsniveau der Prozessaufgabe ermittelt und ein Erfüllen der Randbedingung, d. h. der Randbedingung für das Durchführen der Prozessaufgabe und der Randbedingung für das Erledigen der Prozessaufgabe, durch ein Einordnen des aktuellen Zustands der Prozessaufgabe und des Sicherheitsniveaus der Prozessaufgabe in dem multischichtigen dynamischen Überwachungsraum durch die Prozessverwaltungseinheit überprüft und in eine Kategorie in Abhängigkeit von der Einordnung die Prozessaufgabe einsortiert.
Durch die Kategorisierung anhand des aktuellen Zustands, d. h. inwieweit die jeweilige Prozessaufgabe bereits abgeschlossen ist, und ein Sicherheitsniveau, das in einer Interaktion des Roboters mit dem menschlichen Nutzer zusam- menhängt, kann eine zuverlässige Klassifizierung durchgeführt werden, anhand derer der Fortgang des Verfahrens an den Ist-Zustand angepasst werden kann. Da die Prozessaufgabe sich aus mindestens einer, typischerweise jedoch mehreren Musteraufgaben zusammensetzt, kann ein Status der gestellten Prozessaufgabe jederzeit einfach bestimmt werden.
Dies erfolgt typischerweise in eine von vier Kategorien, wobei eine erste Kategorie diejenigen Aufgaben umfasst, bei denen die Randbedingungen der Prozessaufgabe, die gemeinsam von dem Roboter und dem menschlichen Nutzer durchgeführt wird, nicht oder nicht mehr erfüllt werden können, sodass die
Prozessverwaltungseinheit die Prozessaufgabe stoppt. In einer zweiten Kategorie sind vorzugsweise diejenigen Aufgaben zusammengefasst, bei denen die Randbedingungen der Prozessaufgabe, die gemeinsam von dem Roboter und dem menschlichen Nutzer durchgeführt wird, zeitweise nicht erfüllt werden können, aber in einem definierten Zeitraum wieder erfüllt werden können, sodass die Prozessverwaltungseinheit die Prozessaufgabe zeitweise anhält. Die Aufgaben, bei denen die Randbedingung der Prozessaufgabe, die gemeinsam von dem Roboter und dem menschlichen Nutzer durchgeführt wird, für das Durchführen der Prozessaufgabe erfüllt wird, aber die Randbedingung der Prozessaufgabe für deren Erledigung nicht erfüllt wird, können die dritte Kategorie bilden, bei der die Prozessverwaltungseinheit die Prozessaufgabe durchführt. Schließlich kann eine vierte Kategorie vorgesehen sein, bei der die Randbedingung der Prozessaufgabe für das Erledigen der Prozessaufgabe erfüllt wird, sodass die Prozessverwaltungseinheit die Prozessaufgabe abschließt und eine nachfolgende Prozessaufgabe auswählt oder eine Auswahl von Prozessaufgaben stoppt. Unter dem Begriff "multischichtig" oder "mehrschichtig" soll dabei verstanden werden, dass mehrere Parameter zum Überwachen herangezogen werden. Die Musteraufgabe umfasst ein Aufnehmen eines Objekts, ein Ablegen des
Objekts, ein Bewegen des Objekts, ein Bewegen des Roboters, ein Transportieren des Objekts, ein Festhalten des Objekts und bzw. oder ein Übergeben des Objekts, sodass alle wesentlichen, ein im multischichtigen dynamischen Überwachungsraum befindliches Objekt betreffenden Aufgaben definiert sind. Der multischichtige dynamische Überwachungsraum wird typischerweise aus mindestens einer dreidimensionalen Geometriekomponente generiert, die dem Roboter, Teilen des Roboters und bzw. oder mindestens einem weiteren Objekt im multischichtigen dynamischen Überwachungsraum von der Raum- Verwaltungseinheit zugeordnet wird. Der multischichtige dynamische Überwachungsraum kann daher aus einer oder mehreren dreidimensionalen Geometriekomponenten bestehen, wobei sich jede der Geometriekomponenten in beliebiger Lage im Raum befinden kann und von der Raumverteilungseinheit dem Roboter, Teilend es Roboters und bzw. oder dem weiteren Objekt zugeordnet wird. Hierdurch kann eine flexible Anpassung des multischichtigen dynamischen Überwachungsraums an den jeweiligen Prozess erfolgen. Typischerweise werden mehrere dieser dreidimensionalen Geometriekomponenten zugeordnet, sodass einerseits der zu überwachende Raum an den Roboter bzw. das jeweilige Objekt angepasst wird, wobei auch ein Nutzer mit einer derartigen dreidimensionalen Geometriekomponente versehen werden kann.
Andererseits kann bei zeitlichen Veränderungen des Objekts, dem die dreidimensionale Geometriekomponente zugeordnet wurde, diese Zuordnung an den aktuellen Zustand angepasst werden. Ein von dem multischichtigen dy- namischen Überwachungsraum belegter Raumabschnitt kann anhand der dem Roboter zugeordneten dreidimensionalen Geometriekomponente mittels mindestens eines Gelenkwinkels eines Robotergelenks des Roboters von der Raumverwaltungseinheit bestimmt werden. Hierdurch wird eine zuverlässige Detektion des Roboters und seiner räumlichen Ausrichtung ermöglicht.
Typischerweise erfolgt eine Abschätzung eines zukünftig von dem multischichtigen dynamischen Überwachungsraum belegten Raumabschnitts anhand der dem Roboter zugeordneten dreidimensionalen Geometriekomponente mittels mindestens eines aktuellen Gelenkwinkels und einer aktuellen Gelenk- Winkelgeschwindigkeit eines Robotergelenks des Roboters, wobei die Abschätzung durch die Raumverwaltungseinheit bestimmt wird. Dies erlaubt es, auch im zeitlichen Verlauf zu erwartende Posen des Roboters im Lauf des anzupassenden Verfahrens zu antizipieren.
Eine Ausdehnung und eine Lage des multischichtigen dynamischen Überwachungsraums während des Durchführens der Prozessaufgabe können durch Ermitteln des von der dem Roboter zugeordneten Geometriekomponente belegten Raumabschnitts von der Raumverwaltungseinheit angepasst werden, um auch den zu überwachenden multischichtigen dynamischen Überwachungsraum an das ablaufende Verfahren anzupassen.
Vorzugsweise ist die Randbedingung für das Durchführen oder die Randbedingung für das Erledigen der Prozessaufgabe aus dem Zustand der Prozessaufgabe und bzw. oder dem Sicherheitsniveau der Prozessaufgabe ausgewählt.
Ein Robotersystem zum Anpassen eines Robotereinsatzes an einen Arbeits- prozess, an dem ein Roboter und ein menschlicher Nutzer gemeinsam beteiligt sind, weist den Roboter, eine Prozessverwaltungseinheit, eine Steuereinheit, eine Raumverwaltungseinheit, eine Zustandsauswerteeinheit und einen Sensor auf. Die Prozessverwaltungseinheit dient zum Auswählen oder Anhalten einer durchzuführenden Prozessaufgabe sowie zum Beurteilen eines aktuellen Zustands der von dem Roboter und dem menschlichen Nutzer durchzuführenden Prozessaufgabe und eines Sicherheitsniveaus der Prozessaufgabe. Die Steuereinheit ist eingerichtet zum Ansteuern des Roboters, wobei in der Steuereinheit Musteraufgaben, die von dem Roboter und dem menschlichen Nutzer gemeinsam durchgeführt werden können und sollen, gespeichert sind. Die Steuereinheit ist hierbei zum Auswählen mindestens einer der Musteraufgaben als der durchzuführenden Prozessaufgabe von der Steuereinheit nach Maßgabe der Prozessverwaltungseinheit ausgebildet.
Zum adaptiven Modellieren mindestens eines multischichtigen dynamischen Überwachungsraums, in dem sich zumindest der Roboter befindet, in Abhängigkeit von der durchzuführenden Prozessaufgabe basierend auf Messdaten des mindestens einen Sensors, ist die Raumverwaltungseinheit eingerichtet. Der Sensor definiert und überwacht auch den multischichtigen dynamischen
Überwachungsraum. Die Raumverwaltungseinheit dient auch zum Definieren mindestens einer Randbedingung für das Durchführen und mindestens einer Randbedingung für das Erledigen der Prozessaufgabe. Die Zustandsauswerteeinheit dient einem Ermitteln eines aktuellen Zustands der Prozessaufgabe und eines aktuellen Sicherheitsniveaus der Prozessaufgabe basierend auf den
Messdaten des mindestens einen Sensors. Die Prozessverwaltungseinheit ist eingerichtet, ein Erfüllen der Randbedingungen durch ein Einordnen des aktuellen Zustands der Prozessaufgabe und des Sicherheitsniveaus im multischichtigen dynamischen Überwachungsraum in eine Kategorie und in Abhängigkeit von der Einstufung der Prozessaufgabe durchzuführen.
Vorzugsweise wird das Einsortieren des aktuellen Zustands der Prozessaufgabe und des Sicherheitsniveaus der Prozessaufgabe mittels vier Kategorien durchgeführt. Eine erste Kategorie umfasst hierbei typischerweise diejenigen Aufgaben, bei denen die Randbedingungen der Prozessaufgabe, die gemeinsam von dem Roboter und dem menschlichen Nutzer durchgeführt werden, nicht oder nicht mehr wieder erfüllt werden können, sodass die Prozessverwaltungseinheit die Prozessaufgabe stoppt. Einer zweiten Kategorie können diejenigen Aufgaben zugeordnet sein, bei denen die Randbedingungen der Prozessaufgabe, die gemeinsam von dem Roboter und dem menschlichen Nutzer durchgeführt wird, zeitweise nicht erfüllt werden können, aber in einem definierten Zeitraum wieder erfüllt werden können, sodass die Prozessverwaltungseinheit die Prozessaufgabe zeitweise anhält. Aufgaben, bei denen die Randbedingungen der Prozessaufgabe für das Durchführen der Prozessaufgabe erfüllt werden, sind vorzugsweise einer dritten Kategorie zugeordnet, sofern die Randbedingungen für das Erledigen nicht erfüllt werden. In diesem Fall führt die Prozessverwaltungseinheit die Prozessaufgabe durch. In einer vierten Kategorie können schließlich diejenigen Aufgaben enthalten sein, bei denen die Randbedingung der Prozessaufgabe für das Erledigen der Prozessaufgabe erfüllt wird, sodass die Prozessverwaltungseinheit die Prozessaufgabe abschließt und eine nachfolgende Prozessaufgabe auswählt oder eine Auswahl von Prozessaufgaben stoppt.
Das bestehende Robotersystem kann mit dem bereits beschriebenen Verfahren verwendet werden, d. h., das beschriebene Verfahren ist dazu ausgelegt, mit dem beschriebenen Robotersystem durchgeführt zu werden.
Der Roboter kann als mobiler Roboter oder als stationär im multischichtigen dynamischen Überwachungsraum angeordneter Roboter ausgebildet sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 4 beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Ablaufplan des Verfahrens;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Parametrisierung eines Arbeitsprozesses;
Fig. 3 verschiedene Szenarien einer Raummodellierung und
Fig. 4 eine Anpassung und Ausdehnung einer Lage eines Überwachungsraums an die Roboterbewegung.
In Fig. 1 ist in einer schematischen Darstellung ein Verfahren einer prozessbe- zogenen Roboterregelung mithilfe einer aufgabenorientierten multischichtigen dynamischen Raummodellierung dargestellt. Das Verfahren dient einem Anpassen eines Robotereinsatzes an einen flexiblen Arbeitsprozess, an dem ein Roboter und ein menschlicher Nutzer gemeinsam beteiligt sind. Hierzu zählen z. B. eine Anpassung eines Industrieroboters an einen Produktionspro- zess in einer Produktionslinie oder eine Anpassung eines Serviceroboters an eine Dienstleistung für Menschen im Alltag.
Startend von einem menschlichen Verhalten 11 in einem Arbeitsprozess 12 wird eine Prozessverwaltungseinheit 1 initialisiert, die einem Beurteilen eines Zustands des Arbeitsprozesses bzw. einer Prozessaufgabe und einem dazu korrespondierenden Sicherheitsniveau dient. Ferner hat die Prozessverwaltungseinheit 1 die Aufgabe, ein Aktivieren, Anhalten oder Wechseln einer Prozessaufgabe durchzuführen. Hierzu steuert die Prozessaufgabe 1 eine Steuereinheit 2 an, in der mehrere Musteraufgaben gespeichert sind. Als Musteraufgaben definiert und als Steuerprogramme in der Steuereinheit 2 implementiert sind beispielsweise Aufnehmen eines Objekts, Ablegen eines Objekts, Bewegen oder Transportieren eines Objekts, Festhalten eines Objekts als dritte Hand, Übergabe eines Objekts zwischen dem menschlichen Nutzer 9 und dem Roboter 4 oder einer anderweitige physikalische Interaktion.
Ein Arbeitsprozess bzw. eine Prozessaufgabe ist hierbei eine einzelne oder eine Kombination mehrerer der vorab definierten Musteraufgaben, wobei benötigte Information über jede Prozessaufgabe, wie beispielsweise eine Zielposition bei der Musteraufgabe Bewegen, Merkmale eines aufzuhebenden Objekts bei der Musteraufgabe "Übergabe" und so weiter, in Form von Text, Bild, Sprache oder Ähnlichem eine Parametrisierung beschrieben wird. Die
Steuereinheit 2 dient daher einerseits der Ansteuerung des Roboters 4 anhand der von der Prozessverwaltungseinheit 1 festgelegten Prozessaufgabe. Andererseits steht sie mit einer Raumverwaltungseinheit 3 in Verbindung, die Randbedingungen 13 für das Durchführen der Prozessaufgabe und das Erledi- gen der Prozessaufgabe definiert. Diese Randbedingungen werden auch der
Prozessverwaltungseinheit 1 zugeführt.
Die Raumverwaltungseinheit 3 führt allerdings auch einen Schritt eines Definierens 14 und Modellierens eines multischichtigen dynamischen Überwachungsraums durch, bei dem von einem Sensor 5, beispielsweise einem Infrarotsensor, detektierte Messdaten Berücksichtigung finden. Der Sensor 5 bzw. eine Vielzahl von verschiedenen Sensoren 5 dient einer Erfassung der Information in allen definierten multischichtigen dynamischen Überwachungsräumen. Die gesammelten Informationen werden einer Zustandsauswerteeinheit 6 übergeben, die eine Bearbeitung der Informationen der Sensoren 5 und eine Bestimmung eines Zustands 15 der Prozessaufgabe und eines Sicherheitsniveaus 16 der Prozessaufgabe durchführt. Der Ist-Zustand und das Sicherheitsniveau werden nachfolgend kategorisiert und ausgehend von der Kategorisie- rung eine Ansteuerung bzw. eine Regelung der Prozessaufgabe durch die Prozessverwaltungseinheit 1 durchgeführt.
In Fig. 2 ist schematische eine Parametrisierung einer Prozessaufgabe dargestellt. Wiederkehrende Merkmale sind in dieser wie auch in den folgenden Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen. Der Arbeitsprozess besteht im vorliegenden Fall aus vier Musteraufgaben. Bei dem in Fig. 2 dargestellten
Arbeitsprozess fährt der Roboter 4 zu einem Lagerort und nimmt ein Objekt 8 auf, das im dargestellten Fall ein Kasten ist. Dann transportiert der Roboter 4 den Kasten als das aufgenommene Objekt 8 zu dem menschlichen Nutzer 9 und übergibt ihn. Bei der ersten Musteraufgabe„Bewegen" wird eine Lage des Lagerorts in Form von Text parametrisiert. Bei der zweiten Musteraufgabe
„Aufnehmen" wird das Merkmal des Objekts 8 in Form eines Bildes parametri- siert, damit der Roboter 4 mithilfe der Steuereinheit 2 anhand des Bildes das richtige Objekt 8 findet. Analog zur ersten Musteraufgabe wird die Lage, bei der die nachfolgende Musteraufgabe„Transportieren" erfolgt, in Form von Text parametrisiert. Gleiches gilt für die abschließende Musteraufgabe„Über- gäbe", bei der eine Identifikationsnummer des menschlichen Nutzers 9, dem der Roboter 4 das Objekt 8 übergeben soll, in Form von Text parametrisiert wird.
Die Prozessverwaltungseinheit 1 kann hierbei je nach den von der Raumver- waltungseinheit 3 vordefinierten Randbedingungen, der gegebenen Prozessaufgabe und dem Zustand der Prozessaufgabe, d. h. dem Ist-Wert der Prozessaufgabe, sowie der Sicherheit der Prozessaufgabe eine geeignete Musteraufgabe auswählen und aktivieren, um das gewünschte Ziel der Prozessaufgabe bzw. des Arbeitsprozesses mit geringem Aufwand zu erreichen. Je nach Art der von der Prozessverwaltungseinheit 1 ausgewählten Musteraufgabe modelliert die Raumverwaltungseinheit 3 zumindest einen multischichtigen dynamischen Überwachungsraum, dessen Eigenschaften nachfolgend noch beschrieben werden. Neben dem einen bzw. mehreren multischichtigen dynamischen Überwachungsräumen definiert die Raumverwaltungseinheit 3 für jeden multischichtigen dynamischen Überwachungsraum die Randbedingungen für die Durchführung und Erledigung der Musteraufgaben bzw. der Prozessaufgaben. Diese Randbedingungen repräsentieren den für das Durchführen und Erledigen der Prozessaufgabe erforderlichen Zustand der Prozessaufgabe und der Sicherheit der Prozessaufgabe, wie z. B. Festhalten des Objekts 8 in einem Greifer bei der Musteraufgabe„Transportieren", die Anwesenheit eines bestimmten Menschen in einem bestimmten multischichtigen dynamischen Raum bei der Musteraufgabe„Übergabe", die Unzulässigkeit der Anwesenheit des Menschen in einem bestimmten multischichtigen dynamischen Raum aus Sicherheitsgründen oder Ähnliches.
Die Prozessverwaltungseinheit 1, die Steuereinheit 2, die Raumverwaltungseinheit 3, der Roboter 4, der Sensor 5 bzw. die Sensoren 5 und die Zustands- auswerteeinheit 6 können in einem einzelnen Gerät kombiniert sein, bspw. in einem Rechner, sie können jedoch auch einzeln vorliegen oder zumindest paarweise gebündelt in einem Rechner kombiniert sein.
Durch einen Vergleich eines Ist-Zustands der Prozessaufgabe bzw. des Arbeitsprozesses und der Sicherheit mit den vordefinierten Randbedingungen urteilt die Prozessverwaltungseinheit 1, auf welchem Niveau die Randbedingungen befriedigt werden, d. h. welche Randbedingungen erfüllt sind. Hierzu werden vier Niveaus bzw. vier Kategorien unterschieden:
Bei Niveau 1 können die Randbedingungen für die Durchführung der Prozess- aufgäbe nicht und auch im Rahmen der durchzuführenden Prozessaufgabe nicht mehr wieder befriedigt werden. Ein typisches Beispiel dafür ist, wenn die Randbedingung„Festhalten eines Objekts im Greifer" bei der Aufgabe „Transportieren" nicht erfüllt wird, bedeutet dies, dass das zu transportierende Objekt 8 aus dem Greifer fällt. Im Rahmen der Aufgabe„Transportieren" ist der Roboter 4 nicht in der Lage, ein gefallenes Objekt 8 selbstständig aufzunehmen.
In der zweiten Kategorie bzw. auf Niveau zwei werden die Randbedingungen für die Durchführung der Prozessaufgabe zwar zeitweise nicht befriedigt, aber könnten in einem definierten Zeitraum wieder befriedigt werden. Ein typisches Beispiel dafür ist, wenn die Randbedingung„Anwesenheit eines bestimmten Menschen in einem bestimmten multischichtigen dynamischen Überwachungsraum" bei der Aufgabe„Übergabe" zeitweise nicht befriedigt wird, bedeutet dies, dass ein Mensch noch nicht bereit ist, wenn der Roboter 4 das Objekt 8 übergeben soll. Der Mensch kann jedoch ein paar Sekunden später den betrachteten multischichtigen dynamischen Überwachungsraum wieder betreten, sodass die spezifizierte Musteraufgabe doch nicht durchgeführt werden kann. Auf dem Niveau drei bzw. einer dritten Kategorie werden die Randbedingungen für die Durchführung der Prozessaufgabe befriedigt bzw. erfüllt, aber die Randbedingung für das erfolgreiche Erledigen der Prozessaufgabe wird nicht erfüllt. Ein typisches Beispiel dafür ist, wenn die Musteraufgabe„Festhalten eines Objekts 8 im Greifer" bei der Musteraufgabe„Transportieren" befriedigt wird, aber die Randbedingung„Erreichen des Ziels" noch nicht erfüllt ist, bedeutet dies, dass die Musteraufgabe noch nicht erledigt ist. Schließlich ist eine vierte Kategorie vorgesehen bzw. ein viertes Niveau, bei dem die Randbedingungen für die erfolgreiche Erledigung einer Aufgabe erfüllt werden. Ein typisches Beispiel hierfür ist, wenn die Randbedingung „Festhalten eines Objekts 8 im Greifer" und„Erreichen des Ziels" bei der Musteraufgabe„Transportieren" befriedigt werden, bedeutet dies, dass die Aufgabe erfolgreich erledigt ist.
Eine Musteraufgabe wird nun in Abhängigkeit von dem Befriedigungsniveau bzw. Erfüllungsniveau der Randbedingungen für die Durchführung und Erledigung einer Musteraufgabe und des vorgegebenen Arbeitsprozesses durch die Prozessverwaltungseinheit 1 durchgeführt, aufgegeben, gewechselt und bzw. oder angehalten, um das gewünschte Ziel des Arbeitsprozesses mit einem geringen Aufwand unter Berücksichtigung des angestrebten Sicherheitslevels zu erreichen.
Da ein Überwachungsbereich typischerweise entweder als zweidimensionale Zone auf einen Boden oder als ein auf dem Boden aufrecht stehender dreidimensionaler Raum dargestellt wird, in der vorliegenden Erfindung jedoch eine dynamische Anpassung erfolgen soll, wird ein multischichtiger dynamischer
Überwachungsraum 7 definiert, von dem verschiedene Szenarien in Fig. 3 in einer schematischen Ansicht dargestellt sind.
Der multischichtige dynamische Überwachungsraum 7 wird entweder mittels einer dreidimensionalen Geometriekomponente oder einer Kombination von mehreren dreidimensionalen Geometriekomponenten dargestellt. Jede Geometriekomponente kann sich in der Umgebung beliebig befinden und an einem Roboterglied bzw. an einem Weltkoordinatensystem gebunden werden. So zeigt Fig. 3 im obersten Absatz den Roboter 4, bei dem ein erster multi- schichtiger dynamischer Überwachungsraum 7 entlang des Roboterarms definiert ist, wobei Projektionen 10 dieses multischichtigen dynamischen Überwachungsraums 7 auf dem Erdboden verlaufen. Der menschliche Nutzer 9 wird nun hinsichtlich eines Eindringens in den multischichtigen dynamischen Überwachungsraum 7 ebenfalls detektiert. Zusätzlich befindet sich das Objekt 8 in einem eigenen, zweiten multischichtigen, dynamischen Überwachungsraum 7. In der zweiten Zeile von Fig. 3 befindet sich auf der linken Seite ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Roboter 4 nun nicht mehr auf dem Boden steht, sondern an der Wand befestigt ist. Auf der rechten Seite der zweiten Zeile ist der Roboter 4 an einer Decke befestigt, wobei nun insgesamt drei
Überwachungsräume existieren. Der erste Überwachungsraum 7 ist als dynamischer Überwachungsraum anhand der Geometriekomponenten an den Roboter 4 gebunden, während ein zweiter Überwachungsraum 7 das Objekt 8 umfasst. Ein dritter Überwachungsraum 7 befindet sich unterhalb des Robo- ters 4, wobei in der dargestellten Ausführungsform ein menschlicher Nutzer 9 sich gerade in diesem dritten Überwachungsraum 7 befindet.
In ähnlicher Weise ist auch in der dritten Zeile von Fig. 3 ein an einer Decke verfahrbarer Roboter 4 definiert, bei dem der multischichtige dynamische Überwachungsraum 7 und die Projektion 10 entsprechend mitbewegt werden.
Schließlich zeigt Fig. 3 in der dritten Zeile auf der rechten Seite einen verfahrbaren Roboter 4, bei dem der multischichtige dynamische Überwa- chungsraum 7 nur noch durch die Projektion 10 auf dem Boden gegeben ist.
Der multischichtige dynamische Überwachungsraum 7 kann somit durch die Projektion 10 auf dem Boden in einen auf dem Boden aufrecht stehenden Überwachungsraum umgewandelt werden, deren Unterfläche gerade die Projektion 10 des Überwachungsraums 7 auf dem Boden ist. Im Vergleich zu kon- ventionellen Überwachungsbereichen kann der multischichtige dynamische
Überwachungsraum 7 nicht nur den Platz in verschiedenen räumlichen Schichten, sondern auch den Platz auf dem Boden mittels der Projektion 10 effizient nutzen. Fig. 4 zeigt schließlich auf der linken Seite den Roboter 4 mit einem zugeordneten multischichtigen dynamischen Überwachungsraum 7, wie er bereits in Fig. 3 zu sehen war. Da der multischichtige dynamische Überwachungsraum 7 seine Ausdehnung und Lage an die Roboterbewegung anpassen kann, indem der zu dem multischichtigen dynamischen Überwachungsraum 7 gehörenden Geometriekomponenten zum aktuellen Zeitpunkt und zukünftig in einem kleinen Zeitabschnitt belegter Raum anhand von Gelenkwinkeln und Gelenkge- schwindigkeiten ermittelt wird, ergibt sich die in Fig. 4 auf der rechten Seite dargestellte Anpassung des Überwachungsbereichs mit der Bewegung des Roboters 4. Lediglich in den Ausführungsbeispielen offenbarte Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert und einzeln beansprucht werde.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Anpassen eines Robotereinsatzes an einen Arbeitspro- zess, an dem ein Roboter (4) und ein menschlicher Nutzer (9) gemeinsam beteiligt sind, bei dem eine Prozessverwaltungseinheit (1) eine durchzuführende Prozessaufgabe auswählt oder anhält und einen aktuellen Zustand der von dem Roboter (4) und dem menschlichen Nutzer (9) durchzuführenden Prozessaufgabe und ein Sicherheitsniveau der Prozessaufgabe beurteilt, in einer Steuereinheit (2), die den Roboter (4) steuert, Musteraufgaben, die von dem Roboter (4) und dem menschlichen Nutzer (9) gemeinsam durchgeführt werden können, gespeichert sind und mindestens eine der Musteraufgaben als die durchzuführende Prozessaufgabe von der Steuereinheit
(2) nach Maßgabe der Prozessverwaltungseinheit (1) ausgewählt wird, eine Raumverwaltungseinheit (3) mindestens einen multischichtigen dynamischen Überwachungsraum (7), in dem sich zumindest der Roboter (4) befindet, in Abhängigkeit von der durchzuführenden Prozessaufgabe basierend auf Messdaten mindestens eines Sensors (5), der den multischichtigen dynamischen Überwachungsraum (7) definiert und überwacht, adaptiv modelliert und mindestens eine Randbedingung für das Durchführen und mindestens eine Randbedingung für das Erledigen der Prozessaufgabe definiert, ein aktueller Zustand der Prozessaufgabe und ein aktuelles Sicherheitsniveau der Prozessaufgabe durch eine Zustandsauswerteeinheit (6) basierend auf den Messdaten des mindestens eines Sensors (5) ermittelt werden und ein Erfüllen der Randbedingungen durch ein Einordnen des aktuellen Zustands der Prozessaufgabe und des Sicherheitsniveaus in dem multi schichtigen dynamischen Überwachungsraum (7) durch die Prozess- verwaltungseinheit (1) überprüft wird und in eine Kategorie in Abhängigkeit von der Einordnung die Prozessaufgabe sortiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuell Zustand der Prozessaufgabe und das Sicherheitsniveau der Prozessauf gäbe in eine von vier Kategorien einsortiert wird, wobei eine erste Kategorie diejenigen Aufgaben umfasst, bei denen die Randbedingungen der Prozessaufgabe, die gemeinsam von dem Roboter (4) und dem menschlichen Nutzer (9) durchgeführt wird, nicht ode nicht mehr wieder erfüllt werden können, so dass die Prozessverwal- tungseinheit (1) die Prozessaufgabe stoppt, eine zweite Kategorie diejenigen Aufgaben umfasst, bei denen die Randbedingungen der Prozessaufgabe, die gemeinsam von dem Roboter (4) und dem menschlichen Nutzer (9) durchgeführt wird, zeitweise nicht erfüllt werden können, aber in einem definierten Zeitraum wieder erfüllt werden können, so dass die Prozessverwaltungseinheit (1) die Prozessaufgabe zeitweise anhält, eine dritte Kategorie diejenigen Aufgaben umfasst, bei denen die Randbedingung der Prozessaufgabe, die gemeinsam von dem Roboter (4) und dem menschlichen Nutzer (9) durchgeführt wird, für das Durchführen der Prozessaufgabe erfüllt wird, aber die Randbedingung für deren Erledigung nicht erfüllt wird, so dass die Prozessverwaltungseinheit (1) die Prozessaufgabe durchführt, und eine vierte Kategorie, die diejenigen Aufgaben umfasst, bei der die Randbedingung der Prozessaufgabe, die gemeinsam von dem Roboter (4) und dem menschlichen Nutzer (9) durchgeführt wird, für das Erledigen der Prozessaufgabe erfüllt wird, so dass die Prozessverwaltungs- einheit (1) die Prozessaufgabe abschließt und eine nachfolgende Prozessaufgabe auswählt oder eine Auswahl von Prozessaufgaben stoppt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Musteraufgabe ausgebildet ist als ein Aufnehmen eines Objekts (8), ein Ablegen des Objekts (8), ein Bewegen des Objekts (8), ein Bewegen des Roboters (4), ein Transportieren des Objekts (8), ein Festhalten des Objekts (8) und/oder ein Übergeben des Objekts (8).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der multischichtige dynamische Überwachungsraum (7) aus mindestens einer dreidimensionalen Geometriekomponente generiert wird, die dem Roboter (4), Teilen des Roboters (4) und/oder mindestens einem weiteren Objekt (8) von der Raumverwaltungseinheit zugeordnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem multischichtigen dynamischen Überwachungsraum (7) belegter Raumabschnitt anhand der dem Roboter (4) zugeordneten dreidimensionalen Geometriekomponente mittels mindestens eines Gelenkwinkels eines Robotergelenks des Roboters (4) von der Raumverwaltungseinheit (3) bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abschätzung eines zukünftig von dem multischichtigen dynamischen Überwachungsraum (7) belegten Raumabschnitts anhand der dem Roboter (4) zugeordneten dreidimensionalen Geometriekomponente mittels mindestens eines aktuellen Gelenkwinkels und einer aktuellen Gelenkwinkelgeschwindigkeit eines Robotergelenks des Roboters (4) durch die Raumverwaltungseinheit (3) bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausdehnung und eine Lage des multischichtigen dynamischen Überwachungsraums (7) während des Durchführens der Prozessaufgabe durch Ermitteln des von der dem Roboter (4) zugeordne- ten dreidimensionalen Geometriekomponente belegten Raumabschnitts von der Raumverwaltungseinheit (3) angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbedingung für das Durchführen oder das Erledigen der Prozessaufgabe aus dem Zustand der Prozessaufgabe und/oder dem Sicherheitsniveau der Prozessaufgabe ausgewählt werden.
Robotersystem zum Anpassen eines Robotereinsatzes an einen Ar- beitsprozess, an dem ein Roboter (4) und ein menschlicher Nutzer (9) gemeinsam beteiligt sind, mit dem Roboter (4), einer Prozessverwaltungseinheit (1) zum Auswählen oder Anhalten einer durchzuführenden Prozessaufgabe sowie zum Beurteilen eines aktuellen Zustands der von dem Roboter (4) und dem menschlichen Nutzer (9) durchzuführenden Prozessaufgabe und eines Sicherheitsniveau der Prozessaufgabe, einer Steuereinheit (2) zum Ansteuern des Roboters (4), in der Musteraufgaben, die von dem Roboter (4) und dem menschlichen Nutzer (9) gemeinsam durchgeführt werden können, gespeichert sind, wobei die Steuereinheit (2) zum Auswählen mindestens einer der Musteraufgaben als der durchzuführenden Prozessaufgabe von der Steuereinheit (2) nach Maßgabe der Prozessverwaltungseinheit (1) eingerichtet ist, eine Raumverwaltungseinheit (3) zum adaptiven Modellieren mindestens eines multischichtigen dynamischen Überwachungsraums (7), in dem sich zumindest der Roboter (4) befindet, in Abhängigkeit von der durchzuführenden Prozessaufgabe basierend auf Messdaten mindestens eines Sensors (5), der den multischichtigen dynamischen Überwachungsraum (7) definiert und überwacht, und zum Definieren mindestens einer Randbedingung für das Durchführen und mindestens einer Randbedingung für das Erledigen der Prozessaufgabe, einer Zustandsauswerteeinheit (6) zum Ermitteln eines aktuellen Zu- stands der Prozessaufgabe und eines aktuellen Sicherheitsniveaus der Prozessaufgabe basierend auf den Messdaten des mindestens eines Sensors (5), wobei die Prozessverwaltungseinheit (1) eingerichtet ist, ein Erfüllen der Randbedingungen durch ein Einordnen des aktuellen Zustands der Prozessaufgabe und des Sicherheitsniveaus der Prozessaufgabe in dem multischichtigen dynamischen Überwachungsraum (7) in eine Kategorie und in Abhängigkeit von der Einstufung die Prozessaufgabe durchzuführen.
Robotersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessverwaltungseinheit (1) eingerichtet ist, das Einordnen des aktuellen Zustands der Prozessaufgabe und des Sicherheitsniveaus der Prozessaufgabe in dem multischichtigen dynamischen Überwachungsraum (7) in eine von vier Kategorien durchzuführen, wobei eine erste Kategorie diejenigen Aufgaben umfasst, bei denen die Randbedingungen der Prozessaufgabe, die gemeinsam von dem Roboter (4) und dem menschlichen Nutzer (9) durchgeführt wird, nicht oder nicht mehr wieder erfüllt werden können, so dass die Prozessverwaltungseinheit (1) die Prozessaufgabe stoppt, eine zweite Kategorie diejenigen Aufgaben umfasst, bei denen die Randbedingungen der Prozessaufgabe, die gemeinsam von dem Roboter (4) und dem menschlichen Nutzer (9) durchgeführt wird, zeitweise nicht erfüllt werden können, aber in einem definierten Zeitraum wieder erfüllt werden können, so dass die Prozessverwaltungseinheit (1) die Prozessaufgabe zeitweise anhält, eine dritte Kategorie diejenigen Aufgaben umfasst, bei denen die Randbedingungen der Prozessaufgabe, die gemeinsam von dem Robo- ter (4) und dem menschlichen Nutzer (9) durchgeführt wird, für das Durchführen der Prozessaufgabe erfüllt werden, aber die Randbedingung für das Erledigen nicht erfüllt werden, so dass die Prozessverwal- tungseinheit (1) die Prozessaufgabe durchführt, und eine vierte Kategorie, die diejenigen Aufgaben umfasst, bei der die Randbedingung der Prozessaufgabe, die gemeinsam von dem Roboter (4) und dem menschlichen Nutzer (9) durchgeführt wird, für das Erledigen der Prozessaufgabe erfüllt wird, so dass die Prozessverwaltungs- einheit (1) die Prozessaufgabe abschließt und eine nachfolgende Prozessaufgabe auswählt oder eine Auswahl von Prozessaufgaben stoppt
Robotersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (4) als mobiler Roboter oder als stationär im multischichtigen dynamischen Überwachungsraum (7) angeordneter Roboter ausgebildet ist.
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