WO2019201488A1 - Mehrgliedrige aktuierte kinematik, vorzugsweise roboter, besonders vorzugsweise knickarmroboter - Google Patents

Mehrgliedrige aktuierte kinematik, vorzugsweise roboter, besonders vorzugsweise knickarmroboter Download PDF

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WO2019201488A1
WO2019201488A1 PCT/EP2019/052673 EP2019052673W WO2019201488A1 WO 2019201488 A1 WO2019201488 A1 WO 2019201488A1 EP 2019052673 W EP2019052673 W EP 2019052673W WO 2019201488 A1 WO2019201488 A1 WO 2019201488A1
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unit
kinematics
image
actuated
acquisition unit
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PCT/EP2019/052673
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Holger Blume
Nicolai Behmann
Jens Kotlarski
Tobias Ortmaier
Andreas Schoob
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Yuanda Robotics Gmbh
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    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type

Definitions

  • Multi-unit actuated kinematics preferably robots, particularly preferably articulated robots
  • the present invention relates to a multi-membered actuated kinematics, preferably a robot, particularly preferably an articulated robot, according to the preamble of patent claim 1.
  • Robots have been used as technical devices to relieve people of mechanical work.
  • Robots are now used in many different areas.
  • articulated robots are widely used in industry, in particular to take over tasks in assembly, in production, in logistics and in packaging and order picking.
  • An articulated robot is usually a 6-axis machine with a cubic working space, which is why articulated robots can be used very flexibly.
  • the tool which serves as an end effector, can be changed.
  • the programming of the articulated robot must be adapted to the application. In itself, however, the articulated robot can be used unverän changed, which can make him very adaptable.
  • the robots and in particular the articulated robots have evolved, e.g. to work directly with people during assembly.
  • the term of the collaborative robot or Cobot (from collaborative robot) has developed. It can be applied both to mechanical boundaries such as Lattice walls are dispensed with, which were previously common to separate the working space of the robot from the environment in which people can safely stay, as well as on light barriers, light grids and the like, which recognize at least Betre ten of the working space of the robot by a person can. Rather, people can freely move towards the robot.
  • Such robots usually have a sensory detection of the joint positions, which in swivel joints e.g. as an angle encoder and in translational joints, e.g. can be converted as a linear scale. This information is usually required to use a model of the kinematic relationships of the robot to calculate the positions and orientations, collectively called poses, of the individual joints and in particular of the end effector.
  • the working space of the robot can be equipped with a tionarily arranged camera or be detected with a stationary laser scanner.
  • This can usually be used to recognize people in the working space of the robot and in favor of their safety to put the robot in a safe state, if a person is recognized in the workspace.
  • This can also serve to detect objects with which the robot is to interact, for example by handling in a "take and place" application.
  • automation systems which are comparable in terms of mobility of the driven members to each other with the robots and can also be used for comparable tasks.
  • automation systems and robots, and in particular articulated-arm robots can be referred to as drive systems or else as multi-unit actuated kinematics.
  • An object of the present invention is to provide a multi-unit actuated kinematics, preferably a robot, particularly preferably an articulated robot, of the type described above with improved possibilities for detecting the end effector and / or the environment. At least an alternative to known such multi-membered actuated kinematics should be created.
  • the present invention relates to a multi-membered actuated kinematics, preferably a robot, more preferably an articulated robot.
  • a kinematics can be fixed or mobile movable.
  • the articulated robot is preferably a cobot.
  • the kinematics can also be an automation system.
  • the multi-membered actuated kinematics comprises a plurality of links interconnected by actuated hinges, a base fixedly disposed relative to the links and through a first actuated joint is connected to a first member and an end effector connected to a member through an actuated joint.
  • a member Under a member can be understood a rigid element which is verbun with at least one joint at each end to the base, with another member or with the end effector of the kinematics.
  • the base is fixedly disposed relative to the links so that all movements of the gate and end effector are in relation to the base.
  • the base itself can be mobile.
  • the connection of the end effector to the nearest member may preferably be effected via an end effector unit.
  • the end effector unit can also be connected via an actuated joint to the nearest member.
  • An actuated joint may also be provided between the end effector unit and the end effector itself in order to be able to rotate the end effector, in particular with respect to the end effector unit, about a common longitudinal axis.
  • the kinematics preferably as a robot and particularly preferably as articulated robot extends from the fixed or mobi len base away over several members which are interconnected with aktu convinced joints, as well as the End binortechnik through to the end effector, thus forming a serial kinematic Chain.
  • a joint is understood to mean a movable connection between two elements, as here between two links, between a link and the end effector or end effector unit, between the end effector unit and the end effector itself or between a link and the base.
  • This mobility can preferably be rotational or translational, whereby a combined movement Be can be possible.
  • the joints are designed as hinges.
  • the joints may each be driven by a drive unit, i. actuated are, with electrical Antrie be preferred, since electrical energy can be transmitted relatively easily over the individual members and joints to the respective drive unit.
  • the end effector can be any kind of tool, probe element and the like such.
  • the multi-unit actuated kinematics has at least one first image acquisition unit, preferably at least one first camera.
  • any device can be understood, which is able to capture a flat image sensor and electronically for further processing processing available.
  • a camera can also be referred to as area camera net, which has a variety of lines.
  • the first image acquisition unit is preferably a two-dimensional sensor, wherein the image capture unit can also be embodied as a stereoscopic camera, as will be described below.
  • Signal processing measures such as filtering, amplification and the like, may preferably be performed by the image acquisition unit itself. To carry out this preferably by means of a camera as an area camera can be particularly simple, inexpensive and compact to be possible.
  • the image acquisition is preferably carried out in the human visible range of elec tromagnetic spectrum, with an image capture in other areas of the electromagnetic spectrum rule such as in the infrared range may be possible.
  • captured image data can be provided which represents a subsection of the kinematics environment.
  • the first image acquisition unit is preferably designed as a monocamera, so that with a Objek tive a two-dimensional representation without depth information or without depth impression is detected. This can make the implementation of the first image acquisition unit simpler and / or less expensive.
  • the captured image data may be e.g. collected by an embedded computing unit (ECU) and either directly by a computer integrated into the base, or member, e.g. An NVI DIA Jetson TX1 / 2 may be processed or transferred to another processing unit for processing. The possibilities for processing will be described below.
  • the multi-membered actuated kinematics is characterized in that at least the first imaging unit, preferably at least the first camera, is arranged on the base or on one member, preferably on a base-proximate member.
  • a base close member are all members of Kine matik to understand which are closer to the base of the kinematics as the end effector or even between the base of the kinematics and the end effector rule.
  • the image capture unit could also be arranged on a connecting element between two joints.
  • the present invention is based on the finding that the sensori cal detection of the environment of kinematics described above on an off-kinematics camera is an additional expense, since in the preparation of kinematics in addition the independent camera must be placed and put into operation.
  • the signal transmission of the acquired image data to the kinematics or to e.g. a control unit of kinematics represent an addi tional effort.
  • a wired signal transmission can cause costs and expenses and be annoying and inflexible, especially in an industrial production. Wireless signal transmission can be prone to interference or interfere with other wireless signal transmissions.
  • a camera on the end effector can be an additional expense, because such cameras are usually made independently and arranged externally on the end effector who the. This can increase the space of the end effector, especially when using a non-miniaturized camera. If a miniaturized camera is used, this disadvantage can be reduced, but this can significantly increase the cost. Also, when using a miniaturized image capture unit, the image resolution may deteriorate because sometimes the sensor / chip size is smaller. Also, a camera disposed on the end effector requires a typically wired electrical power supply and a typically wired signal transmission the captured image data, for example to a control unit of kinematics. These cables usually have to be routed to the end effector via several to all links of the kinematics.
  • the first image acquisition unit preferably at least the first camera
  • the first image acquisition unit is arranged on the base or on a member, preferably on a member close to the base.
  • an area can be detected which is farther away from the end effector and thus can have a larger viewing angle.
  • the end effector itself can be detected. As a result, more information can be captured in the image than in an arrangement of the first image acquisition unit at the end effector.
  • the first image acquisition unit can be arranged on the kinematics and preferably integrated into it, so that the arrangement, the alignment and the cabling development of the electrical power supply, the control and the data transmission done beforehand and the kinematics of the invention including the first image capture unit only at the site as Ge system must be set up and put into operation.
  • This can simplify the production, the Monta ge, the transport and the installation and commissioning and / or Beschleuni conditions.
  • the first image capture unit is arranged on the base, which is fixed relative to the limbs, then the same defined image capture region of the kinematics environment can always be detected. This can simplify the further processing.
  • the first image acquisition unit is arranged on an arbitrary member, a different region of the surroundings of the kinematics can be detected depending on the positioning and orientation, which can always be greater than in the case of an arrangement of the first image acquisition unit on the end effector. Due to the movements of the member, the environment of the kinematics can be detected in the course of operation, so that a total of a larger area of the environment can be detected than in a Anord tion of the first imaging unit on the base. This can increase the captured environment.
  • the first image acquisition unit can preferably be arranged on a base-near member, it may be favorable that the end effector can be detected, since the farther the first image acquisition unit is located away from the end effector, the sooner can the end effector consist of different poses, ie positions and orientations. the first image acquisition unit are detected. This can be advantageous because the end effector due to its interaction with the environment of the kinematics for their use has a special meaning.
  • the o.g. Positions the first image acquisition unit in the base or relatively close to the base in relation to the end effector can be arranged so that the negative influence of the weight of the first image acquisition unit can be reduced to the movements of Kine matik or even completely avoided.
  • the cable guide for the electrical power supply and for signal transmission can be made shorter and thus easier and simp cher. This can also reduce or completely avoid restrictions on the mobility of the kinematics by such cables.
  • the base and the links and in particular the links close to the base are made comparatively large in relation to the end effector as well as to the end effector-proximate links, so that sufficient space can be available to arrange the first imaging unit. This can simplify the arrangement and also make it more flexible. Furthermore, it is possible to dispense with the use of a compact and miniaturized image capture unit as the image capture unit, which could mean additional costs.
  • the first image capture unit is disposed on the first member. This can keep the cable routing and its effects low as described above. At the same time, the first image capture unit can be brought closer to the end effector than with an arrangement outside the kinematics or at its base. It can also be advantageous that the first image acquisition unit can be movably arranged with the kinematics so that different regions of the kinematics environment can be detected by the first image acquisition unit as a result of the kinematics. This can enlarge the area which can be detected by this compared to egg ner stationary arranged at the base first imaging unit.
  • the base of the kinematics is usually arranged on a horizontally oriented substrate, so that the first member extends vertically in height and can be rotated about the vertical axis by the first actuated joint.
  • the first image acquisition unit is arranged on the first member, a large part of the environment of the kinematics up to a complete 360 ° can be detected by the first image acquisition unit in the course of the rotational movements of the first joint being activated. This can allow a largely complete detection of the surrounding environment kinematics with simple means.
  • the first member is connected to a second member by a second actuated joint, wherein the first image acquisition unit is disposed on the second member.
  • the first image capture unit can be brought even closer to the end effector, so that this or the environment of the end effector can be detected more clearly.
  • the advantages described above can be applied in this manner in kinematics whose first member is designed to be too short or too unfavorable designed to receive the first image capture unit. This is usually the case with classical serial kinematics such as six-axis industrial robots, so that the present invention can be applied to these kinematics more easily.
  • the first image capture unit is arranged and arranged to detect the end effector in at least one pose, preferably substantially in each pose.
  • a pose is the combination of position and orientation in three-dimensional space.
  • the arrangement of the first image acquisition unit is selected such that not only the environment of the kinematics but also the end effector can be detected at least in one of its poses.
  • visual information about the end effector can be acquired, e.g. to visually check its position and / or orientation, e.g. taking account of sensory angle positions calculated by means of a kinematics model.
  • this may cause a condition of the end effector, e.g. figured as a gripper who the whether, for. the gripper is open or closed and whether an object has been successfully grasped. This will be explained in more detail below.
  • This check can be carried out for the more poses of the end effector, the more often the end effector can be detected by the first image acquisition unit, so that it may be advantageous to arrange and align the first image acquisition unit accordingly that the frequency of the image capture of the end effector by the first Image capture unit can be increased. How this has to suc conditions may depend on the particular application, ie on the respective structural design of the kinematics and of the respective application. In this case, it may be preferable to arrange and align the first image capture unit in such a way that the end effector can be imaged in essentially any pose. This can be implemented by an arrangement and orientation so that the end effector is captured at least when it is in a conventional pose, motion, and / or act.
  • the first image acquisition unit can be arranged on a link of the kinematics and aligned at least substantially horizontally, so that the end effector in the application described above is detected continuously or at least essentially continuously Conversely, the detection of poses can be ruled out who are very unlikely to be taken by the end effector such as singularities.
  • the multi-membered actuated kinematics has at least one second image acquisition unit, preferably at least one second camera, which is attached to the base or the same member as the first image acquisition unit or to another member, preferably to another base-proximate member. is arranged.
  • the second image capture unit may be configured differently, e.g. to detect another region of the electromagnetic spectrum, e.g. can provide different representations of the same environment of kinematics by imaging in the infrared range.
  • the second image acquisition unit is designed to detect the same region of the electromagnetic spectrum as the first image acquisition unit, so that at the same time more visual information of the environment of the kinematics can be detected. This can increase the information about the kinematics environment. If the two image capture units are arranged on different links, a more or less large area of the kinematics environment can be detected simultaneously, depending on the orientation of the two links.
  • the two image acquisition units are arranged on the same element, then the two image acquisition regions can be firmly matched to one another. If an overlap of the two image-capturing areas is provided, stereoscopic image capturing can take place in this overlapping area. Stereoscopy is understood to mean the reproduction of images with a spatial impression of depth which is physically absent. This can make it possible to obtain depth information from the image capture at least in this area. This can lead to a three-dimensional understanding of the detected environment of the kinematics, as will be explained in more detail below. If the two image-capturing areas are aligned completely adjacent to one another without overlapping or with only slight overlap at the edge, at the same time the largest possible area of the surroundings can be detected.
  • the second imaging unit is also arranged and aligned to image-capture the end-effector in at least one pose, preferably substantially each pose, the second imaging unit preferably being disposed on the same member as the first imaging unit and the second imaging unit first image capture unit and the second image capture unit have an at least partially overlapping image capture area.
  • the second imaging unit preferably being disposed on the same member as the first imaging unit and the second imaging unit first image capture unit and the second image capture unit have an at least partially overlapping image capture area.
  • the multi-unit actuated kinematics has a plurality of, preferably four, image acquisition units, preferably a plurality of, preferably four, cameras which are located on the base and / or on a member, preferably on a base Member, wherein the first image acquisition unit, preferably and the second image acquisition unit, belongs to the plurality of image acquisition units.
  • the plurality of image acquisition units may respectively or at least partially detect different regions of the electromagnetic spectrum, which may provide different representations of the same environment of the kinematics.
  • all the image acquisition units for detecting the same region of the electromagnetic spectrum as the first image acquisition unit may be formed, so that at the same time more visual information of the environment of the kinematics can be detected. This can increase the information about the environment of the kinematics.
  • the image capture units are arranged and aligned to at least substantially capture the environment of the multi-unit actuated kinematics.
  • the image acquisition units are arranged and aligned in such a way that the image acquisition units can simultaneously capture the surroundings of the kinematics as completely as possible. This makes it possible to obtain at the same time a complete representation of the environment of the kinematics.
  • the imaging of the environment of the kinematics can be substantially implemented in that at least the area of the environment is covered, to which a special importance is attached, e.g. because there is the Endef maschineor or an object to be gripped by the end effector. Areas of the kinematics environment that do not meet this criterion and, in particular, are diametrically opposite this area, can be disregarded in imaging.
  • the image capture units are arranged and aligned to image a 360 ° view around the multi-unit actuated kinematics. sen. This can make it possible at the same time to obtain a complete representation of the kinematics environment. This can, for example, enable complete monitoring of the working space of the kinematics in order to detect, for example, the intrusion of a person into the monitored working space and then put the kinematics in a safe state.
  • At least two image acquisition units of the plurality of image acquisition units are arranged and aligned to image-capture the environment of the more-united actuated kinematics away from the end effector, preferably at least substantially in common.
  • This can make it possible to also capture areas of the kinematics environment in which the end effector is not located. This can serve for safety, e.g. to detect the intrusion of a person into the monitored workspace as that person approaches a region of kinematics that faces away from the end effector, e.g. from behind. If this is detected, the kinematics can be put into a safe state.
  • This imaging may make it possible, e.g. when approaching a person to determine its distance to the kinematics and possibly only when stepping below a predetermined minimum safety distance to put the kinematics in a safe state. This can enable a spatially close cooperation of the kinematics with persons and at the same time ensure their safety.
  • the multi-unit actuated kinematics has at least one image data acquisition unit which is designed to obtain the acquired image data from at least the first image acquisition unit, preferably from a plurality of image acquisition units, preferably from all image acquisition units, wherein the image data acquisition unit is formed is to create based on the captured image data at least two-dimensional presen- tation of the detected environment of the multi-unit actuated kinematics.
  • image data acquisition unit can be completely or partially, i. E. single functions of this, on the hardware side or on the software side have to be implemented. Also, the individual functions can be partially or completely implemented by a hardware component or software component.
  • the at least two-dimensional representation of the detected environment of the kinematics can include those regions of the environment of the kinematics which were recorded simultaneously or offset in time from at least one image acquisition unit and preferably from several image acquisition units. This allows an at least two-dimensional representation of the detected environment of the kine matik, which can contain all the information that can be captured. Based on this, evaluations can be made possible, as described in more detail below.
  • the image data acquiring unit is configured to further obtain the acquired image data from at least one second image acquiring unit having the image acquiring unit at least partially overlapped with the image acquiring unit, wherein the image data acquiring unit is based on the detected one Image data of the overlapping image capture area to create a three-dimensional representation of the detected environment of the multi-coupled actuated kinematics, preferably in a global coordinate system.
  • This can make it possible to generate stereoscopic image data for the overlapping image-capturing area, which can contain depth information, so that imaged objects can be determined in terms of their size and their distance from the kinematics.
  • This may make it possible to create a three-dimensional representation of at least the overlapping image-capturing region of the kinematics environment. Based on this, evaluations can be made possible, as will be described in more detail below.
  • this three-dimensional representation of at least the overlapping image capture region of the kinematics environment in a global coordinate system may be advantageous for rendering this representation with other entities such as e.g. a control unit of the kinematics exchange and oh ne ne transformation of the coordinates to use.
  • This can simplify and accelerate its use.
  • This may be e.g. an evaluation unit of a Schmankunssystems or a control unit of the kinematics allows or at least be facilitated to perform a path planning or to monitor the departure of a train, as will be described in more detail below.
  • This can also be done for a display unit of a user, e.g. for a screen which e.g.
  • the environment of the kinematics as well as objects detected there such as e.g. can display from the end effector to gripping objects.
  • Such a representation of the environment of the kinematics can facilitate the understanding of a user for the configuration of the kinematics and in particular the pose of the end effector, in particular in a global coordinate system, as will be described in more detail below. Also, such a representation may facilitate the detection of impending collisions, as will be described in greater detail below.
  • the image data acquisition unit is configured to further obtain further detected sensor data of the multi-unit actuated kinematics, wherein the image data acquisition unit is configured based on the acquired image data, preferably the overlapping image acquisition region, and on the further acquired sensor data at least two-dimensional Representation, preferably a three-dimensional representation, of the detected surroundings tion of the multi-membered actuated kinematics, preferably in a global coordinate system.
  • sensor data such as joint positions as well as a kinematic model of the kinematics can additionally be used to determine the current configuration of the kinematics and in particular of the end effector and to contribute to the representation of the detected environment.
  • speed data, acceleration data, moments, drive currents as well as data of an image acquisition unit of the end effector can be included.
  • a merging of the acquired image data with further sensor data of the kinematics may occur, which may allow previously known sensor data of such a kinematics to be placed in the context of a visual perception of the kinematics environment.
  • the multi-unit actuated kinematics has an evaluation unit which is designed to evaluate the representation of the detected environment of the multi-membered actuated kinematics in relation to further information of the multi-unit actuated kinematics and / or the representation of the detected environment of the to analyze multi-membered kinematics with respect to other objects.
  • the representation of the detected kinematics environment can be used as a two-dimensional representation and in particular as a three-dimensional representation to be compared with further information of the kinematics.
  • a contact with an object is detected on the basis of kinematics sensors
  • it can be checked on the basis of the acquired image data whether there is any other object or person in a sufficient proximity to the kinematics or to the corresponding joint or member of the kinematics is located. This can also be done in the reverse viewing direction. This allows a mutual plausibility check to be made, e.g. to avoid unnecessary interruptions of an application, resulting in delays, e.g. could result in production.
  • evaluating the representation of the detected environment of the kinematics with regard to further objects can, as already mentioned, be helpful in order to recognize other objects in the detected kinematics environment with which the end effector is to interact, such as, for example, gripping Objects in a "take and place” application
  • the representation of the detected environment of the kinematics can be used to adapt the movement of the kinematics and in particular of the end effector
  • objects to be gripped or manipulated Collision detection takes place in order to detect emerging collisions as early as possible in advance, for example by stopping or stopping the movement of the kinematics.
  • This object recognition can also include the recognition of further objects interacting with the cinema, such as a further kinematics or a person
  • This can also include capturing an intention of a person, such as his or her movement, and placing it in the context of the representation of the detected kinematics environment a Trajectory to create or in the context of
  • the evaluation unit is further interested in the use of kinematics.
  • the image data acquisition unit and the evaluation unit together with the first image acquisition unit and optionally with further image acquisition units form an image acquisition system which is independent of the control unit such.
  • the image data acquisition unit and the evaluation unit can also be realized as a common unit.
  • the image data acquisition unit and the evaluation unit can each be realized by means of hardware or software.
  • Figure 1 is a perspective schematic view of a multi-element aktu kinematics according to the invention according to a first embodiment of obliquely above from the side.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of a second member of the multi-membered actuated kinematics of Fig. 1;
  • Fig. 4 is a perspective schematic view of Fig. 3;
  • Fig. 5 is an image capture system applied to a second member of the multi-member actuated Ki nematics of Fig. 1;
  • Fig. 6 is a perspective schematic view of a multi-element aktu kinematics according to the invention according to a second embodiment of obliquely from above from the side;
  • FIG. 7 shows the representation of FIG. 6 directly from the front
  • FIG. 8 is a schematic plan view of a second member of the multi-membered actuated kinematics of FIG. 6; FIG. and
  • FIG. 9 is a perspective schematic view of FIG. 8.
  • the o.g. Figures are considered in Cartesian coordinates. It extends a longitudinal direction X, which may also be referred to as depth X. Perpendicular to the longitudinal direction X extends a transverse direction Y, which may also be referred to as width Y. Perpendicular to both the longitudinal direction X and the transverse direction Y extends a vertical direction Z, which also referred to as height Z who can.
  • Fig. 1 shows a perspective schematic representation of a multi-element actuated kinematics 1 according to the invention according to a first embodiment obliquely from above from the side.
  • Fig. 2 shows the illustration of FIG. 1 directly from the front.
  • Fig. 3 shows a schematic plan view of a second member 11 b of the multi-unit actuated kinematics 1 of Fig. 1.
  • Fig. 4 shows a perspective schematic diagram of FIG. 3.
  • the multi-unit actuated kinematics 1 is executed in these two embodiments as a robot 1 and more specifically as articulated robot 1.
  • the articulated robot 1 is arranged with a base 10 festste starting on a substrate 3. From the base 10, a plurality of members 11 extend as seri elle kinematic chain, which joints are connected to each other by aktuiert joints 12 in the form of actuated pivot 12.
  • the last member 11 is connected via an actuated pivot 12 with an end effector unit 13, which has an end effector 14 in the form of a gripper 14.
  • a first member 11a relative to the base 10 by means of a first actuated Drehge steering 12a rotatable about a vertical axis.
  • a second member 11b in the transverse direction Y is arranged to the right of the first member 11a and rotatable relative thereto by means of a second actuated pivot 12b.
  • the second member 11b extends comparatively far in the height Z and is formed substantially cylindrical elongated.
  • a third link 11c is disposed in the transverse direction Y to the left of the second link 11b and is rotatable relative thereto by means of a third pivot joint 12c.
  • the third member 11c extends comparatively far, but in the illustration of Fig. 1 substantially in the longitudinal direction X.
  • the third member 11c is also formed substantially cylindrical.
  • a fourth link lld is disposed in the transverse direction Y to the right of the third link 11c and is rotatable relative thereto by means of a fourth pivot joint 12d.
  • the fourth member lld in the longitudinal direction X to the left to a fifth member Ile connects, which is rotatably connected to the fourth member lld by means of a fifth actuated pivot joint 12e.
  • the end effector unit 13 is connected via a sixth actuated pivot 12f.
  • a control unit 15 is provided, which can also be referred to as Re chenech 15, as a host 15 or as a motion control system 15.
  • the second member 11b four image acquisition units 21, 22, 23, 24, which are each designed as a camera 21, 22, 23, 24, to capture a planar image in the region of the electromagnetic spectrum's which are detected by the human eye can.
  • the four cameras 21, 22, 23, 24 in the first embodiment are approximately centered in the elongated extension of the second member 11b and equally distributed in its cylindrical circumferential direction, i. each at approx.
  • the first camera 21 and the second camera 22 are aligned such that they can each capture the end effector 14.
  • the first camera 21 and the second camera 22 form an overlapping image capturing area B in which the end effector 13 is located.
  • Further overlapping image capturing areas B are formed in common by the second camera 22 and the third camera 23, by the third camera 23 and the fourth camera 24, and by the fourth camera 24 and the first camera 21.
  • the four overlapping image-capturing areas B are spaced from each other in the circumferential direction by four image-capturing areas A of only one of the cameras 21, 22, 23, 24, respectively. Between these areas A, B dead areas C are formed directly on the second member 11b, which can not be detected by any of the cameras 21, 22, 23, 24, see FIGS. 3 and 4.
  • the cameras 21, 22, 23, 24 are arranged around the second link 11b in such a way that the surroundings of the articulated robot 1 can be detected in a full 360 °, apart from smaller dead zones C in the vicinity of the second link 11b, see. 3 and 4.
  • the cameras 21, 22, 23, 24 are arranged on the second link 11b, because this essentially borrowed in the height Z extends, so that the cameras 21, 22, 23, 24 are arranged elevated relative to the substrate 3.
  • the second member 11 b can be rotated by the first actuated pivot 12 a substantially about the vertical axis of the articulated robot 1, so that the Ka meras 21, 22, 23, 24 are hardly tilted relative to the horizontal, which is the transformation of Capture captured image data into a global coordinate system.
  • the end effector 14 in the arrangement of the four cameras 21, 22, 23, 24 on the second member 11b, it is advantageous that the end effector 14 always remains in the overlapping image-capturing region B of the first camera 21 and the second camera 22 because the only lateral rotation of the articulated-arm robot 1 the first actuated pivot 12a takes place and thus rotations about the longitudinal axis of the second member 11b between tween the second member 11b and the end effector 14 are structurally excluded.
  • the end effector 14 in almost any pose can be collectively detected by the first camera 21 and the second camera 22.
  • Due to the common captured image data of the end effector 14 is a stereo-scopic image capture of both the end effector 14 itself and its immediate environment, so that at least for this overlapping image capture area B of the first camera 21 and the two th camera 22 depth information from the captured image data can be obtained ,
  • FIG. 5 shows an image acquisition system 2 applied to a second member 11b of the multi-membered kinematics 1 of FIG. 1. It is shown schematically that the acquired image data of the four cameras 21, 22, 23, 24 are from one to the other Image data acquisition unit 20 are transmitted.
  • the image data acquisition unit 20 additionally receives further sensor information, such as e.g. the angular positions of the acted swivel joints 12, which are detected anyway and thus known. From these angular positions can be determined by means of a kinematic model of the articulated robot 1, for. determine the pose of the end effector 14. This can be matched with a pose, which can be determined from the captured image data be so that the two differently determined poses of the end effector 14 mitein other can be matched. This allows a more accurate determination of the pose of Endeffek sector 14 as previously known.
  • These and further information which can be obtained taking into account the further sensor information from the acquired image data of all four cameras 21, 22, 23, 24, are processed by the image data acquisition unit 20 into a three-dimensional representation of the detected environment of the articulated robot 1.
  • the articulated robot 1 can be rotated about the vertical axis, so that the environment of the articulated robot 1 can be detected completely stereoscopically and results in a complete 360 ° representation with depth information.
  • This three-dimensional representation is created in a global coordinate system, which can facilitate and speed up the understanding and further processing.
  • This three-dimensional representation of the detected environment in a global coordinate system is then passed to an evaluation unit 25, which sets the contents of this representation auseinan the.
  • adaptive path planning, collision avoidance, object recognition, person recognition and the like can now be carried out by evaluating the spatial relationships between articulated-arm robot 1 and, for example, a person.
  • the result of this evaluation can be transferred to the control unit 15 of the articulated robot 1 in order to influence its operation if necessary.
  • a trajectory created or changed by the evaluation unit 25 can be converted by the control unit 15 of the articulated-arm robot 1.
  • the four cameras 21, 22, 23, 24, the image data acquisition unit 20 and the evaluation unit 25 may together be referred to as an image acquisition system 2, which may be designed as an independent system for the articulated robot 1. Only the four cameras 21, 22, 23, 24 are to be integrated into the second member 11b. Furthermore, only the already detected further sensor information, such as e.g. the angular positions of the actuated pivot joints 12 are transmitted to the image data acquisition unit 20. This can be done without interfering with the control unit 15 and in particular in the applications of the articulated robot 1. Furthermore, the result of the evaluation of the evaluation unit 25 can be transferred to the articulated robot 1, so that this can be used, but without disturbing the operation and in particular the applications of the articulated robot 1.
  • the implementation of the method according to the invention can be carried out independently of the previously known operation of the articulated robot 1, so that it can perform its applications as hitherto be known.
  • the properties and advantages described above can be implemented inde pendent and handed over with minimal effort and without disturbing the operation and in particular the applications of the articulated robot 1 to this.
  • FIG. 6 shows a perspective schematic illustration of a multi-unit actuated kinematics 1 according to the invention, according to a second exemplary embodiment, obliquely from above from the side.
  • Fig. 7 shows the representation of Fig. 6 directly from the front.
  • Fig. 8 shows a schematic plan view of a second member 11 b of the multi-member actuated kinematics 1 of Fig. 6.
  • Fig. 9 shows a perspective schematic representation of FIG.
  • the four cameras 21, 22, 23, 24 are arranged on the second link 11b in such a way that a first stereoscopic camera is formed by the first camera 21 and by the second camera 22, which essentially comprises an overlapping image capturing region B forms, which faces the end effector 14 directly.
  • the third camera 23 and the fourth camera 24 form a second stereoscopic camera, which essentially forms an overlapping image capture area B, which faces away from the end effector 14 directly.
  • These two overlapping image sensing areas B are spaced apart by dead areas C. In this way, a very large stereoscopic area B can be created in each case so that depth information can be obtained correspondingly over a large area directly, that is to say without rotation of the articulated-arm scanner 1.
  • This information can also be detected for the two dead areas C by the articulated robot 1 is rotated about its vertical axis. This can facilitate the creation of a three-dimensional representation of the detected environment of articulated-arm robot 1 and accelerate it. Furthermore, the environment can at least substantially continue to be monitored around the Knickarmro boter 1 around.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1), vorzugsweise einen Roboter (1), besonders vorzugsweise einen Knickarmroboter (1), mit mehreren Gliedern (11), welche durch aktuierte Gelenke (12) miteinander verbunden sind, mit einer Basis (10), welche relativ zu den Gliedern (11) feststehend angeordnet und durch ein erstes aktuiertes Gelenk (12a) mit einem ersten Glied (11a) verbunden ist, mit einem Endeffektor (14), welcher durch ein aktuiertes Gelenk (12) mit einem Glied (11) verbunden ist, und mit wenigstens einer ersten Bilderfassungseinheit (21), vorzugsweise wenigstens einer ersten Kamera (21). Die mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die erste Bilderfassungseinheit (21), vorzugsweise wenigstens die erste Kamera (21), an der Basis (10) oder an einem Glied (11), vorzugsweise an einem basisnahen Glied (11), angeordnet ist.

Description

BESCHREIBUNG
Mehrgliedrige aktuierte Kinematik, vorzugsweise Roboter, besonders vorzugsweise Knickarmroboter
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrgliedrige aktuierte Kinematik, vorzugsweise einen Roboter, besonders vorzugsweise einen Knickarmroboter, gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Bereits seit Längerem werden Roboter als technische Apparaturen dazu verwendet, dem Menschen mechanische Arbeit abzunehmen. Roboter werden mittlerweile in vielen verschiedenen Bereichen ein gesetzt. So sind in der Industrie insbesondere Knickarmroboter weit verbreitet, um insbesondere Aufga ben in der Montage, in der Fertigung, in der Logistik sowie beim Verpacken und Kommissionieren zu übernehmen. Ein Knickarmroboter ist üblicherweise eine 6-achsige Maschine mit einem kubischen Ar beitsraum, weshalb Knickarmroboter sehr flexibel eingesetzt werden können. Je nach Anwendung kann das Werkzeug, welches als Endeffektor dient, gewechselt werden. Ferner ist die Programmierung des Knickarmroboters an die Anwendung anzupassen. An sich kann der Knickarmroboter jedoch unverän dert eingesetzt werden, was ihn sehr anpassungsfähig machen kann.
In den letzten Jahren haben sich die Roboter und insbesondere die Knickarmroboter dahin entwickelt, z.B. bei der Montage unmittelbar mit Personen zusammenzuarbeiten. Hieraus hat sich der Begriff des kollaborativen Roboters oder kurz Cobot (aus dem Englischen: collaborative robot) entwickelt. Es kann sowohl auf mechanische Abgrenzungen wie z.B. Gitterwände verzichtet werden, welche bisher üblich waren, um den Arbeitsraum des Roboters von der Umgebung zu trennen, in der sich Personen sicher aufhalten können, als auch auf Lichtschranken, Lichtgitter und dergleichen, welche zumindest ein Betre ten des Arbeitsraums des Roboters durch eine Person erkennen können. Vielmehr können sich Personen frei gegenü ber dem Roboter bewegen.
Derartige Roboter weisen üblicherweise eine sensorische Erfassung der Gelenkstellungen auf, welche bei Drehgelenken z.B. als Winkelgeber und bei translatorischen Gelenken z.B. als Linearmassstab umge setzt werden kann. Diese Informationen sind üblicherweise erforderlich, um mittels eines Modells der kinematischen Zusammenhänge des Roboters die Positionen und Orientierungen, gemeinsam Posen genannt, der einzelnen Gelenke sowie insbesondere des Endeffektors zu berechnen.
Ferner ist es bekannt, optische Sensoren zu verwenden, um zusätzliche Informationen über den Roboter bzw. dessen Arbeitsraum zu erhalten. Beispielsweise kann der Arbeitsraum des Roboters mit einer sta- tionär angeordneten Kamera oder mit einem stationär angeordneten Laserscanner erfasst werden. Dies kann üblicherweise dazu dienen, Personen im Arbeitsraum des Roboters zu erkennen und zugunsten von deren Sicherheit den Roboter in einen sicheren Zustand zu versetzen, falls eine Person im Arbeits raum erkannt wird. Auch kann dies der Erkennung von Objekten dienen, mit welchen der Roboter inter agieren soll, z.B. durch Handhabung bei einer„Nehmen und Platzieren"-Anwendung.
Es ist auch bekannt, am Endeffektor eines Roboters eine Kamera anzuordnen, welche mit ihrer Erfas sungsrichtung üblicherweise parallel zur Längsachse des Endeffektors ausgerichtet ist, so dass der Be reich des Arbeitsraums optisch erfasst werden kann, welcher sich unmittelbar vor dem Endeffektor be findet. Ein derartiger Roboter wird beispielsweise in der EP 1 521 211 A2 beschrieben, wobei dort die Pose der Endeffektor-Kamera unter Verwendung mindestens einer robotereigenen Messeinrichtung bestimmt wird. Hierunter werden die Winkelsensoren der Achsantriebe verstanden. Auch mittels einer derartigen Endeffektor-Kamera kann die Sicherheit von Personen sowie die Ausführung von Anwendun gen unterstützt werden.
Derartige Überlegungen spielen ebenso bei Automatisierungsanlagen eine Rolle, welche hinsichtlich der Beweglichkeit der angetriebenen Glieder zueinander mit den Robotern vergleichbar sind und auch für vergleichbare Aufgaben eingesetzt werden können. Gemeinsam können Automatisierungsanlagen sowie Roboter und insbesondere Knickarmroboter als Antriebssysteme oder auch als mehrgliedrige aktuierte Kinematiken bezeichnet werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mehrgliedrige aktuierte Kinematik, vorzugsweise einen Roboter, besonders vorzugsweise einen Knickarmroboter, der eingangs beschriebenen Art mit verbesserten Möglichkeiten zur Erfassung des Endeffektors und bzw. oder der Umgebung bereitzustel len. Zumindest soll eine Alternative zu bekannten derartigen mehrgliedrigen aktuierten Kinematiken geschaffen werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine mehrgliedrige aktuierte Kinematik mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine mehrgliedrige aktuierte Kinematik, vorzugsweise einen Roboter, besonders vorzugsweise einen Knickarmroboter. Eine derartige Kinematik kann feststehend angeordnet oder auch mobil beweglich sein. Bei dem Knickarmroboter handelt es sich vorzugsweise um einen Cobot. Die Kinematik kann aber auch eine Automatisierungsanlage sein.
Die mehrgliedrige aktuierte Kinematik weist mehrere Glieder auf, welche durch aktuierte Gelenke mit einander verbunden sind, eine Basis, welche relativ zu den Gliedern feststehend angeordnet und durch ein erstes aktuiertes Gelenk mit einem ersten Glied verbunden ist, und einen Endeffektor, welcher durch ein aktuiertes Gelenk mit einem Glied verbunden ist.
Unter einem Glied kann ein starres Element verstanden werden, welches mit wenigstens einem Gelenk an jedem Ende mit der Basis, mit einem weiteren Glied oder mit dem Endeffektor der Kinematik verbun den ist. Die Basis ist relativ zu den Gliedern feststehend angeordnet, so dass alle Bewegungen der Glie der und des Endeffektors in Relation zu der Basis erfolgen. Die Basis selbst kann beweglich sein. Die Verbindung des Endeffektors mit dem nächstliegenden Glied kann vorzugsweise über eine Endeffektor einheit erfolgen. Auch die Endeffektoreinheit kann über ein aktuiertes Gelenk mit dem nächstliegenden Glied verbunden sein. Zwischen der Endeffektoreinheit und dem Endeffektor selbst kann ebenfalls ein aktuiertes Gelenk vorgesehen sein, um den Endeffektor insbesondere gegenüber der Endeffektoreinheit um eine gemeinsame Längsachse drehen zu können. Vorzugsweise erstreckt sich die Kinematik, vorzugs weise als Roboter und besonders vorzugsweise als Knickarmroboter, von der feststehenden oder mobi len Basis weg über mehrere Glieder, welche untereinander mit aktuierten Gelenken verbunden sind, sowie über die Endeffektoreinheit bis hin zum Endeffektor und bildet so eine serielle kinematische Ket te.
Unter einem Gelenk wird eine bewegliche Verbindung zwischen zwei Elementen wie hier zwischen zwei Gliedern, zwischen einem Glied und dem Endeffektor bzw. der Endeffektoreinheit, zwischen der Endef fektoreinheit und dem Endeffektor selbst oder zwischen einem Glied und der Basis verstanden. Diese Beweglichkeit kann vorzugsweise rotatorisch oder translatorisch sein, wobei auch eine kombinierte Be weglichkeit möglich sein kann. Vorzugsweise sind die Gelenke als Drehgelenke ausgebildet. Die Gelenke können jeweils durch eine Antriebseinheit angetrieben, d.h. aktuiert, werden, wobei elektrische Antrie be zu bevorzugen sind, da elektrische Energie vergleichsweise einfach über die einzelnen Glieder und Gelenke bis zu der jeweiligen Antriebseinheit übertragen werden kann. Der Endeffektor kann jegliche Art von Werkzeug, Tastelement und dergleichen wie z. B. ein Greifer und dergleichen sein.
Die mehrgliedrige aktuierte Kinematik weist wenigstens eine erste Bilderfassungseinheit, vorzugsweise wenigstens eine erste Kamera, auf. Unter einer Bilderfassungseinheit kann jegliche Vorrichtung verstan den werden, welche in der Lage ist, ein flächiges Bild sensorisch zu erfassen und elektronisch zur weite ren Verarbeitung zur Verfügung zu stellen. Eine derartige Kamera kann auch als Flächenkamera bezeich net werden, welche über eine Vielzahl von Zeilen verfügt. Mit anderen Worten handelt es sich bei der ersten Bilderfassungseinheit vorzugsweise um einen zweidimensionalen Sensor, wobei die Bilderfas sungseinheit auch als stereoskopische Kamera ausgebildet sein kann, wie weiter unten beschrieben werden wird. Maßnahmen der Signalverarbeitung wie z.B. Filterung, Verstärkung und dergleichen kön nen vorzugsweise durch die Bilderfassungseinheit selbst ausgeführt werden. Dies vorzugsweise mittels einer Kamera als Flächenkamera auszuführen kann besonders einfach, kostengünstig und auch kompakt möglich sein. Die Bilderfassung erfolgt vorzugsweise im für den Menschen sichtbaren Bereich des elek tromagnetischen Spektrums, wobei auch eine Bilderfassung in anderen Bereichen des elektromagneti schen Spektrums wie z.B. im Infrarotbereich möglich sein kann. In jedem Fall können erfasste Bilddaten zur Verfügung gestellt werden, welche einen Teilabschnitt der Umgebung der Kinematik darstellen.
Die erste Bilderfassungseinheit ist vorzugsweise als Monokamera ausgebildet, so dass mit einem Objek tiv eine zweidimensionale Darstellung ohne Tiefeninformation bzw. ohne Tiefeneindruck erfasst wird. Dies kann die Umsetzung der ersten Bilderfassungseinheit einfacher und bzw. oder kostengünstiger machen. Die erfassten Bilddaten können z.B. durch eine Embedded Computing Unit (ECU) gesammelt und entweder direkt durch ein in der Basis bzw. in dem Glied integrierten Computer wie z.B. einen NVI DIA Jetson TX1/2 verarbeitet oder an eine andere Verarbeitungseinheit übertragen werden, damit dort eine Verarbeitung stattfinden kann. Die Möglichkeiten zur Verarbeitung werden weiter unten noch nä her beschrieben werden.
Die mehrgliedrige aktuierte Kinematik ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die erste Bilderfas sungseinheit, vorzugsweise wenigstens die erste Kamera, an der Basis oder an einem Glied, vorzugswei se an einem basisnahen Glied, angeordnet ist. Unter einem basisnahen Glied sind alle Glieder der Kine matik zu verstehen, welche näher an der Basis der Kinematik als am Endeffektor oder auch mittig zwi schen der Basis der Kinematik und dem Endeffektor angeordnet sind. Die Bilderfassungseinheit könnte auch an einem Verbindungselement zwischen zwei Gelenken angeordnet sein.
Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass die eingangs beschriebene sensori sche Erfassung der Umgebung der Kinematik über eine abseits der Kinematik angeordnete Kamera einen zusätzlichen Aufwand darstellt, da bei der Aufstellung der Kinematik zusätzlich die unabhängige Kamera angeordnet und in Betrieb genommen werden muss. Insbesondere kann die Signalübertragung der erfassten Bilddaten zur Kinematik bzw. zu z.B. einer Steuerungseinheit der Kinematik einen zusätzli chen Aufwand darstellen. Eine drahtgebundene Signalübertragung kann Kosten und Aufwand verursa chen und störend sowie unflexibel sein, insbesondere in einer industriellen Produktion. Eine drahtlose Signalübertragung kann störungsanfällig sein bzw. andere drahtlose Signalübertragungen stören.
Ebenso kann die Verwendung einer Kamera am Endeffektor einen zusätzlichen Aufwand darstellen, weil derartige Kameras üblicherweise unabhängig hergestellt und äußerlich am Endeffektor angeordnet wer den. Dies kann den Bauraum des Endeffektors vergrößern, insbesondere bei der Verwendung einer nicht miniaturisierten Kamera. Wird eine minaturisierte Kamera verwendet, kann dieser Nachteil verrin gert werden, jedoch kann dies die Kosten deutlich erhöhen. Auch kann sich bei der Verwendung einer miniaturisierten Bilderfassungseinheit die Bildauflösung verschlechtern, da mitunter die Sensor-/Chip- größe geringer ist. Auch erfordert eine am Endeffektor angeordnete Kamera eine üblicherweise kabelge bundene elektrische Energieversorgung sowie eine üblicherweise kabelgebundene Signalü bertragung der erfassten Bilddaten z.B. zu einer Steuerungseinheit der Kinematik. Diese Kabel müssen üblicherwei se über mehrere bis alle Glieder der Kinematik bis zum Endeffektor geführt werden. Dies kann nicht nur einen zusätzlichen Montageaufwand bedeuten sondern auch die Bewegungsmöglichkeiten der Kinema tik einschränken sowie zu einem zusätzlichen Gewicht führen, welches von den Gliedern getragen bzw. von den aktuierten Gelenken bewegt werden muss. Dies gilt insbesondere für die Kamera selbst, welche mit dem Endeffektor mitbewegt werden muss. Dies ist besonders nachteilig, da sich dasselbe Gewicht umso nachteiliger auf die aktuierten Gelenke auswirken kann, desto näher das Gewicht am Endeffektor bzw. desto weiter weg das Gewicht von der Basis angeordnet ist.
Diese Nachteile können erfindungsgemäß dadurch überwunden oder zumindest reduziert werden, in dem wenigstens die erste Bilderfassungseinheit, vorzugsweise wenigstens die erste Kamera, an der Basis oder an einem Glied, vorzugsweise an einem basisnahen Glied, angeordnet ist. In jedem Fall kann zum einen ein Bereich erfasst werden, welcher weiter von dem Endeffektor entfernt ist und somit einen grö ßeren Blickwinkel aufweisen kann. Auch kann der Endeffektor selbst miterfasst werden. Hierdurch kön nen bildlich mehr Informationen erfasst werden als bei einer Anordnung der ersten Bilderfassungsein heit am Endeffektor. Zum anderen kann die erste Bilderfassungseinheit an der Kinematik angeordnet und vorzugsweise in diese integriert werden, sodass die Anordnung, die Ausrichtung sowie die Verkabe lung der elektrischen Energieversorgung, der Ansteuerung sowie der Datenübertragung vorab erfolgen und die erfindungsgemäße Kinematik samt erster Bilderfassungseinheit lediglich am Einsatzort als Ge samtsystem aufgestellt und in Betrieb genommen werden muss. Dies kann die Herstellung, die Monta ge, den Transport sowie die Aufstellung und Inbetriebnahme vereinfachen und bzw. oder beschleuni gen.
Wird die erste Bilderfassungseinheit dabei an der Basis angeordnet, welche relativ zu den Gliedern fest stehend ist, so kann stets derselbe definierte Bilderfassungsbereich der Umgebung der Kinematik erfasst werden. Dies kann die Weiterverarbeitung vereinfachen.
Wird die erste Bilderfassungseinheit an einem beliebigen Glied angeordnet, so kann je nach Positionie rung und Orientierung ein unterschiedlicher Bereich der Umgebung der Kinematik erfasst werden, wel cher stets größer sein kann als bei einer Anordnung der ersten Bilderfassungseinheit am Endeffektor. Durch die Bewegungen des Gliedes kann die Umgebung der Kinematik im Laufe des Betriebs erfasst werden, so dass insgesamt ein größerer Bereich der Umgebung erfasst werden kann als bei einer Anord nung der ersten Bilderfassungseinheit an der Basis. Dies kann die erfasste Umgebung vergrößern.
Dabei die erste Bilderfassungseinheit vorzugsweise an einem basisnahen Glied anzuordnen kann es be günstigen, dass der Endeffektor miterfasst werden kann, denn je weiter die erste Bilderfassungseinheit von dem Endeffektor entfernt angeordnet ist, um so eher kann der Endeffektor aus unterschiedlichen Posen, d.h. Positionen und Orientierungen, der ersten Bilderfassungseinheit erfasst werden. Dies kann vorteilhaft sein, weil dem Endeffektor aufgrund seiner Interaktionsmöglichkeiten mit der Umgebung der Kinematik für deren Benutzung eine besondere Bedeutung zukommt.
Vorteilhaft kann in jedem Fall auch sein, dass an den o.g. Positionen die erste Bilderfassungseinheit in der Basis bzw. vergleichsweise nahe der Basis in Relation zum Endeffektor angeordnet werden kann, so dass der negative Einfluss des Gewichts der ersten Bilderfassungseinheit auf die Bewegungen der Kine matik reduziert bzw. sogar vollständig vermieden werden kann. Auch kann die Kabelführung für die elektrische Energieversorgung sowie für die Signalübertragung kürzer und damit leichter sowie einfa cher gestaltet werden. Dies kann auch Einschränkungen der Beweglichkeit der Kinematik durch derarti ge Kabel reduzieren oder vollständig vermeiden.
Vorteilhaft kann ferner sein, dass die Basis sowie die Glieder und insbesondere die basisnahen Glieder in Relation zum Endeffektor sowie zu den endeffektornahen Gliedern vergleichsweise groß ausgebildet sind, so dass ein ausreichender Platz zur Verfügung stehen kann, um die erste Bilderfassungseinheit anzuordnen. Dies kann die Anordnung vereinfachen und auch flexibler gestalten. Ferner kann darauf verzichtet werden, als Bilderfassungseinheit eine möglichst kompakte und miniaturisierte Bilderfas- sungseinheite zu verwenden, was zusätzliche Kosten bedeuten könnte.
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die erste Bilderfassungseinheit an dem ersten Glied angeordnet. Dies kann die Kabelführung und deren Auswirkungen, wie zuvor beschrieben, gering halten. Gleichzeitig kann die erste Bilderfassungseinheit näher an den Endeffektor heran gebracht werden als bei einer Anordnung außerhalb der Kinematik bzw. an dessen Basis. Vorteilhaft kann auch sein, dass die erste Bilderfassungseinheit mit der Kinematik mitbeweglich angeordnet werden kann, so dass durch die Bewegungen der Kinematik verschiedene Bereiche der Umgebung der Kinematik von der ersten Bilder fassungseinheit erfasst werden können. Dies kann den Bereich vergrößern, welcher im Vergleich zu ei ner stationär an der Basis angeordneten ersten Bilderfassungseinheit von dieser erfasst werden kann.
Vorteilhaft kann hierbei auch sein, dass die Basis der Kinematik üblicherweise auf einem horizontal aus gerichteten Untergrund angeordnet wird, so dass sich das erste Glied vertikal in der Höhe erstreckt und durch das erste aktuierte Gelenk um die Hochachse gedreht werden kann. Wird somit die erste Bilder fassungseinheit an dem ersten Glied angeordnet, kann im Laufe der Drehbewegungen des ersten aktu- ierten Gelenks von der ersten Bilderfassungseinheit ein Großteil der Umgebung der Kinematik bis hin zu vollständigen 360° erfasst werden. Dies kann eine weitestgehend bis vollständige Erfassung der Umge bung der Kinematik mit einfachen Mitteln ermöglichen. Insbesondere können aufwendige Umrechnun gen der erfassten Bilddaten z.B. in ein globales Koordinatensystem vermieden werden, weil durch die Rotation der ersten Bilderfassungseinheit um die Hochachse des ersten Gelenks bzw. des ersten Gliedes die Bilddaten direkt in zylindrischen Koordinaten um den Mittelpunkt der Basis erfasst werden können. Vorteilhaft ist hierbei ferner, dass zur Bestimmung der Orientierung der Bilderfassungseinheit lediglich eine Sensorgröße z.B. des Drehgeber des ersten Gelenkes berücksichtigt werden muss und nicht z.B. sechs Sensorgrößen wie bei einer Endeffektorkamera. Mit anderen Worten kann sich lediglich eine Mes sungenauigkeit anstatt der Summe aus z.B. sechs Messungenauigkeiten auf die Bestimmung der Orien tierung der Bilderfassungseinheit auswirken. Dies kann dann eine wesentliche Rolle spiele, wenn die Einzelbildaufnahmen auf Basis der Sensordaten des Kinematik fusioniert werden sollen. Entsprechend ist auch kein hochgenaues kinematisches Modell aller z.B. sechs Glieder und Gelenke erforderlich, son dern nur des ersten Gelenkes.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist das erste Glied durch ein zweites aktuier- tes Gelenk mit einem zweiten Glied verbunden, wobei die erste Bilderfassungseinheit an dem zweiten Glied angeordnet ist. Hierdurch kann die erste Bilderfassungseinheit noch näher an den Endeffektor herangebracht werden, so dass dieser bzw. die Umgebung des Endeffektors deutlicher erfasst werden kann. Auch können die zuvor beschriebenen Vorteile auf diese Art und Weise bei Kinematiken angewen det werden, deren erstes Glied zu kurz bzw. zu ungünstig gestaltet ausgebildet ist, um die erste Bilder fassungseinheit aufzunehmen. Dies ist üblicherweise bei klassischen seriellen Kinematiken wie sechsach- sigen Industrierobotern der Fall, so dass die vorliegende Erfindung auf diese Kinematiken einfacher an gewendet werden kann.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die erste Bilderfassungseinheit angeord net und ausgerichtet, den Endeffektor zumindest in einer Pose, vorzugsweise im Wesentlichen in jeder Pose, zu erfassen. Unter einer Pose wird die Kombination von Position und Orientierung im dreidimen sionalen Raum verstanden. Somit wird die Anordnung der ersten Bilderfassungseinheit derart gewählt, dass nicht nur die Umgebung der Kinematik sondern auch der Endeffektor zumindest in einer seiner Posen erfasst werden kann. Hierdurch können bildliche Informationen über den Endeffektor erfasst werden, um z.B. dessen Position und bzw. oder Orientierung bildlich zu überprüfen, welche z.B. unter Berücksichtigung von sensorisch erfassten Winkelstellungen mittels eines Modells der Kinematik be rechnet wurde. Auch kann hierdurch ein Zustand des Endeffektors z.B. als Greifer bildlich überprüft wer den, ob z.B. der Greifer geöffnet oder geschlossen ist sowie ob ein Gegenstand erfolgreich ergriffen wur de. Dies wird weiter unten noch näher erläutert werden.
Diese Überprüfung kann für umso mehr Posen des Endeffektors erfolgen, desto häufiger der Endeffek tor von der ersten Bilderfassungseinheit erfasst werden kann, so dass es vorteilhaft sein kann, die erste Bilderfassungseinheit entsprechend anzuordnen und auszurichten, dass die Häufigkeit der bildlichen Erfassung des Endeffektors durch die erste Bilderfassungseinheit erhöht werden kann. Wie dies zu erfol gen hat, kann vom jeweiligen Anwendungsfall, d.h. von der jeweiligen konstruktiven Ausgestaltung der Kinematik sowie von der jeweiligen Anwedung, abhängen. Dabei kann es zu bevorzugen sein, die erste Bilderfassungseinheit derart anzuordnen und auszurichten, dass der Endeffektor im Wesentlichen in jeder Pose bildlich erfasst werden kann. Dies kann durch eine Anordnung und Ausrichtung umgesetzt werden, so dass der Endeffektor zumindest dann bildlich erfasst wird, wenn er sich in einer üblichen Pose, in einer üblichen Bewegung und bzw. oder bei einer üblichen Handlung befindet. Dies kann z.B. für übliche„Nehmen und Platzieren"-Anwendungen gelten, bei denen der Endeffektor üblicherweise einen Gegenstand von einem Untergrund, welcher üblicherweise dem Untergrund der Basis der Kinematik entspricht, durch Greifen aufnimmt, ein Stück vertikal anhebt, in der Horizontalen bewegt und anschließend mit einer vertikalen Bewegung auf demselben Untergrund oder in einer vergleichbaren Höhe absetzt. Entsprechend kann die erste Bilderfassungseinheit an einem Glied der Kinematik angeordnet und zumindest im Wesentlichen horizontal ausgerichtet werden, so dass der Endeffektor bei der zuvor beschriebenen Anwendung durchgängig oder zumindest im Wesentlichen durchgängig erfasst werden kann. Im Umkehrschluss kann die Erfassung von Posen ausgeschlossen wer den, welche sehr unwahrscheinlich vom Endeffektor eingenommen werden wie z.B. Singularitäten.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung weist die mehrgliedrige aktuierte Kinematik wenigstens eine zweite Bilderfassungseinheit, vorzugsweise wenigstens eine zweite Kamera, auf, welche an der Basis oder an demselben Glied wie die erste Bilderfassungseinheit oder an einem anderen Glied, vorzugsweise an einem anderen basisnahen Glied, angeordnet ist. Die zweite Bilderfassungseinheit kann unterschiedlich ausgebildet sein, um z.B. einen anderen Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu erfassen, was z.B. durch eine Bilderfassung im Infrarotbereich unterschiedliche Darstellungen derselben Umgebung der Kinematik liefern kann. Vorzugsweise ist die zweite Bilderfassungseinheit zur Erfassung derselben Bereichs des elektromagnetischen Spektrums wie die erste Bilderfassungseinheit ausgebildet, so dass gleichzeitig mehr bildliche Informationen der Umgebung der Kinematik erfasst werden können. Dies kann die Informationen ü ber die Umgebung der Kinematik erhöhen. Werden die beiden Bilderfas sungseinheiten an unterschiedlichen Gliedern angeordnet, so kann gleichzeitig je nach Orientierung der beiden Glieder ein mehr oder weniger großer Bereich der Umgebung der Kinematik erfasst werden.
Werden die beiden Bilderfassungseinheiten an demselben Glied angeordnet, so können die beiden Bil derfassungsbereiche fest aufeinander abgestimmt werden. Wird hierbei eine Überlappung der beiden Bilderfassungsbereiche vorgesehen, so kann in diesem Überlappungsbereich eine stereoskopische Bil derfassung erfolgen. Unter Stereoskopie wird dabei die Wiedergabe von Bildern mit einem räumlichen Eindruck von Tiefe verstanden, welcher physikalisch nicht vorhanden ist. Dies kann es ermöglichen, zu mindest in diesem Bereich Tiefeninformationen aus der bildlichen Erfassung zu erhalten. Dies kann zu einem dreidimensionalen Verständnis der erfassten Umgebung der Kinematik führen, wie weiter unten noch näher erläutert werden wird. Werden die beiden Bilderfassungsbereiche vollständig nebeneinan der ohne Überlappung bzw. mit nur geringfügiger Überlappung am Rand zueinander ausgerichtet, so kann gleichzeitig ein möglichst großer Bereich der Umgebung erfasst werden. Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die zweite Bilderfassungseinheit ebenfalls angeordnet und ausgerichtet, den Endeffektor zumindest in einer Pose, vorzugsweise im Wesentlichen in jeder Pose, bildlich zu erfassen, wobei die zweite Bilderfassungseinheit vorzugsweise an demselben Glied wie die erste Bilderfassungseinheit angeordnet ist und die erste Bilderfassungseinheit und die zweite Bilderfassungseinheit einen zumindest abschnittsweise überlappenden Bilderfassungsbereich aufweisen. Hierdurch kann in diesem Überlappungsbereich eine stereoskopische Bilderfassung erfolgen, so dass zumindest im diesem Bereich Tiefeninformationen aus der bildlichen Erfassung erhalten werden können, wie zuvor bereits erwähnt. Dies kann zu einem dreidimensionalen Verständnis der erfassten Umgebung der Kinematik führen, wie weiter unten noch näher erläutert werden wird.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung weist die mehrgliedrige aktuierte Kinematik eine Mehrzahl von, vorzugsweise vier, Bilderfassungseinheiten, vorzugsweise eine Mehrzahl von, vor zugsweise vier, Kameras, auf, welche an der Basis und bzw. oder an einem Glied, vorzugsweise an einem basisnahen Glied, angeordnet sind, wobei die erste Bilderfassungseinheit, vorzugsweise und die zweite Bilderfassungseinheit, zur Mehrzahl der Bilderfassungseinheiten gehört. Dies kann es ermöglichen, einen größeren Bereich der Umgebung der Kinematik zu erfassen. Die mehreren Bilderfassungseinhei ten können jeweils oder zumindest teilweise unterschiedliche Bereiche des elektromagnetischen Spek trums erfassen, was unterschiedliche Darstellungen derselben Umgebung der Kinematik liefern kann. Vorzugsweise können alle Bilderfassungseinheiten zur Erfassung derselben Bereichs des elektromagneti schen Spektrums wie die erste Bilderfassungseinheit ausgebildet sein, so dass gleichzeitig mehr bildliche Informationen der Umgebung der Kinematik erfasst werden können. Dies kann die Informationen über die Umgebung der Kinematik erhöhen.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung sind die Bilderfassungseinheiten angeordnet und ausgerichtet, die Umgebung der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik zumindest im Wesentlichen bildlich zu erfassen. Mit anderen Worten sind die Bilderfassungseinheiten derart angeordnet und ausge richtet, dass die Bilderfassungseinheiten die Umgebung der Kinematik gleichzeitig möglichst vollständig bildlich erfassen können. Hierdurch kann es ermöglicht werden, zeitgleich eine möglichst vollständige Darstellung der Umgebung der Kinematik zu erhalten. Auch kann die bildliche Erfassung der Umgebung der Kinematik im Wesentlichen dahingehend umgesetzt werden, dass zumindest der Bereich der Umge bung erfasst wird, welchem eine besondere Bedeutung beigemessen wird, z.B. weil sich dort der Endef fektor oder ein vom Endeffektor zu greifendes Objekt befindet. Bereiche der Umgebung der Kinematik, welche dieses Kriterium nicht erfüllen und insbesondere diesem Bereich diametral zur Basis gegenüber liegen, können bei der bildlichen Erfassung außer Acht gelassen werden.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung sind die Bilderfassungseinheiten angeordnet und ausgerichtet, eine 360°-Ansicht um die mehrgliedrige aktuierte Kinematik herum bildlich zu erfas- sen. Dies kann es ermöglichen, zeitgleich eine vollständige Darstellung der Umgebung der Kinematik zu erhalten. Dies kann z.B. die vollständige Überwachung des Arbeitsraums der Kinematik ermöglichen, um z.B. das Eindringen einer Person in den überwachten Arbeitsraum zu erkennen und die Kinematik dann in einen sicheren Zustand zu versetzen.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung sind wenigstens zwei Bilderfassungseinhei ten der Mehrzahl von Bilderfassungseinheiten angeordnet und ausgerichtet, die Umgebung der mehr gliedrigen aktuierten Kinematik abseits des Endeffektors, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen ge meinsam, bildlich zu erfassen. Dies kann es ermöglichen, auch Bereiche der Umgebung der Kinematik bildlich zu erfassen, in welchen sich der Endeffektor nicht aufhält. Dies kann der Sicherheit dienen um z.B. das Eindringen einer Person in den überwachten Arbeitsraum zu erkennen, wenn sich diese Person aus einem Bereich der Kinematik nähert, welcher dem Endeffektor abgewandt ist, z.B. von hinten. Wird dies erkannt, so kann die Kinematik in einen sicheren Zustand versetzt werden.
Diese bildliche Erfassung zumindest teilweise stereoskopisch vorzunehmen kann es ermöglichen, z.B. beim Annähern einer Person dessen Entfernung zur Kinematik zu bestimmen und ggfs erst beim Unter schreiten eines vorbestimmten mindesten Sicherheitsabstands die Kinematik in einen sicheren Zustand zu versetzen. Dies kann eine räumlich enge Zusammenarbeit der Kinematik mit Personen ermöglichen und gleichzeitig deren Sicherheit gewährleisten. Ebenso können die Annäherung eines mobilen Robo ters, einer beweglichen Maschine sowie z.B. von Gegenständen auf einem sich bewegenden Transport band erkannt werden.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung weist die mehrgliedrige aktuierte Kinematik wenigstens eine Bilddatenerfassungseinheit auf, welche ausgebildet ist, die erfassten Bilddaten von wenigstens der ersten Bilderfassungseinheit, vorzugsweise von mehreren Bilderfassungseinheiten, be sonders vorzugsweise von allen Bilderfassungseinheiten, zu erhalten, wobei die Bilddatenerfassungsein heit ausgebildet ist, basierend auf den erfassten Bilddaten eine wenigstens zweidimensionale Darstel lung der erfassten Umgebung der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik zu erstellen. Mit anderen Wor ten können einzelne erfasste Bilddaten oder alle erfassten Bilddaten von der Bilddatenerfassungseinheit gesammelt und einzeln oder vorzugsweise gemeinsam ausgewertet werden. Die Bilddatenerfassungs einheit kann dabei vollständig oder teilweise, d.h. einzelne Funktionen dieser, hardwareseitig oder soft wareseitig umgesetzt sein. Auch können die einzelnen Funktionen teilweise oder vollständig von einer Hardware-Komponente oder Software-Komponente umgesetzt werden.
Die wenigstens zweidimensionale Darstellung der erfassten Umgebung der Kinematik kann diejenigen Bereiche der Umgebung der Kinematik umfassen, welche gleichzeitig oder zeitlich versetzt von wenigs tens einer Bilderfassungseinheit und vorzugsweise von mehreren Bilderfassungseinheiten erfasst wur den. Hierdurch kann eine wenigstens zweidimensionale Darstellung der erfassten Umgebung der Kine- matik erstellt werden, welche alle Informationen enthalten kann, welche sich bildlich erfassen lassen. Hierauf basierend können Auswertungen ermöglicht werden, wie weiter unten näher beschrieben wer den wird.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die Bilddatenerfassungseinheit ausgebil det, ferner die erfassten Bilddaten von wenigstens einer zweiten Bilderfassungseinheit zu erhalten, wel che mit der ersten Bilderfassungseinheit einen zumindest abschnittsweise überlappenden Bilderfas sungsbereich aufweist, wobei die Bilddatenerfassungseinheit ausgebildet ist, basierend auf den erfass ten Bilddaten des ü berlappenden Bilderfassungsbereichs eine dreidimensionale Darstellung der erfass ten Umgebung der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik, vorzugsweise in einem globalen Koordinaten system, zu erstellen. Dies kann es ermöglichen, für den überlappenden Bilderfassungsbereich stereosko pische Bilddaten zu erzeugen, welche Tiefeninformationen enthalten können, so dass bildlich erfasste Objekte in ihrer Größe und in ihrem Abstand zur Kinematik bestimmt werden können. Dies kann es er möglichen, eine dreidimensionale Darstellung zumindest des überlappenden Bilderfassungsbereichs der Umgebung der Kinematik zu erstellen. Hierauf basierend können Auswertungen ermöglicht werden, wie weiter unten näher beschrieben werden wird.
Diese dreidimensionale Darstellung zumindest des ü berlappenden Bilderfassungsbereichs der Umge bung der Kinematik in einem globalen Koordinatensystem zu erstellen kann vorteilhaft sein, um diese Darstellung mit anderen Einheiten wie z.B. einer Steuerungseinheit der Kinematik austauschen und oh ne Transformation der Koordinaten nutzen zu können. Dies kann die Nutzung vereinfachen und be schleunigen. Hierdurch kann es z.B. einer Auswertungseinheit eines Bilderfassunssystems oder einer Steuerungseinheit der Kinematik ermöglicht oder zumindest erleichtert werden, eine Bahnplanung durchzuführen bzw. das Abfahren einer Bahn zu überwachen, wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird. Dies kann auch für eine Anzeigeeinheit eines Benutzers wie z.B. für einen Bildschirm gel ten, welcher z.B. die Umgebung der Kinematik sowie dort erfasste Objekte wie z.B. vom Endeffektor zu greifende Gegenstände anzeigen kann. Eine derartige Darstellung der Umgebung der Kinematik kann insbesondere in einem globalen Koordinatensystem das Verständnis eines Benutzers für die Konfigurati on der Kinematik und insbesondere die Pose des Endeffektors erleichtern, wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird. Auch kann eine derartige Darstellung die Erkennung von drohenden Kollisio nen erleichtern, wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die Bilddatenerfassungseinheit ausgebil det, ferner weitere erfasste Sensordaten der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik zu erhalten, wobei die Bilddatenerfassungseinheit ausgebildet ist, basierend auf den erfassten Bilddaten, vorzugsweise des überlappenden Bilderfassungsbereichs, und auf den weiteren erfassten Sensordaten eine wenigstens zweidimensionale Darstellung, vorzugsweise eine dreidimensionale Darstellung, der erfassten Umge- bung der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik, vorzugsweise in einem globalen Koordinatensystem, zu erstellen. Mit anderen Worten können Sensordaten wie z.B. Gelenkstellungen sowie ein kinematisches Model der Kinematik zusätzlich verwendet werden, um die aktuelle Konfiguration der Kinematik und insbesondere des Endeffektors zu bestimmen und in die Darstellung der erfassten Umgebung miteinzu- bringen. Ebenso können z.B. Geschwindigkeitsdaten, Beschleunigungsdaten, Momente, Antriebsströme sowie Daten einer Bilderfassungseinheit des Endeffektors mitverwendet werden. Sozusagen kann es zu einer Fusionierung der erfassten Bilddaten mit weiteren Sensordaten der Kinematik kommen, was es erlauben kann, bisher bereits bekannte Sensordaten einer derartigen Kinematik in den Kontext einer visuellen Wahrnehmung der Umgebung der Kinematik zu setzen.
Dies kann die Genauigkeit einer zweidimensionalen Darstellung und insbesondere einer dreidimensiona len Darstellung der Umgebung der Kinematik verbessern, weil räumliche Daten vollkommen unter schiedlicher Herkunft unabhängig voneinander erfasst bzw. erstellt und anschließend miteinander ver knüpft werden können. Dies kann zu einer sehr zuverlässigen und bzw. oder zu einer sehr genauen Dar stellung der Umgebung der Kinematik führen, so dass hierauf basierende Folgeschritte entsprechend zuverlässig und bzw. oder genau sein können. Dies kann bisher nicht bekannte Möglichkeiten zur Benut zung von derartigen Kinematiken z.B. bei der Inbetriebnahme, bei der Programmierung und bzw. oder bei der Benutzung im Betrieb bieten, wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung weist die mehrgliedrige aktuierte Kinematik eine Auswertungseinheit auf, welche ausgebildet ist, die Darstellung der erfassten Umgebung der mehr gliedrigen aktuierten Kinematik in Relation zu weiteren Informationen der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik auszuwerten und bzw. oder die Darstellung der erfassten Umgebung der mehrgliedrigen ak tuierten Kinematik hinsichtlich weiterer Objekte auszuwerten.
Wie bereits zuvor erwähnt, kann die Darstellung der erfassten Umgebung der Kinematik als zweidimen sionale Darstellung und insbesondere als dreidimensionale Darstellung dazu verwendet werden, mit weiteren Informationen der Kinematik verglichen zu werden. Beispielsweise kann in dem Fall, dass ein Kontakt mit einem Objekt aufgrund von Sensoren der Kinematik erkannt wird, aufgrund der erfassten Bilddaten überprüft werden, ob sich überhaupt ein anderes Objekt oder eine Person in einer ausrei chenden Nähe zu der Kinematik bzw. zu dem entsprechenden Gelenk bzw. Glied der Kinematik befindet. Dies kann ebenso in der umgekehrten Betrachtungsrichtung erfolgen. Hierdurch kann eine gegenseitige Plausibilitätsprüfung ermöglicht werden, um z.B. unnötige Unterbrechungen einer Anwendung zu ver meiden, was zu Verzögerungen z.B. in der Produktion führen könnte.
Zusätzlich oder alternativ die Darstellung der erfassten Umgebung der Kinematik hinsichtlich weiterer Objekte auszuwerten kann wie bereits zuvor erwähnt hilfreich sein, um andere Objekte in der erfassten Umgebung der Kinematik zu erkennen, mit denen der Endeffektor interagieren soll wie z.B. zu greifende Objekte bei einer„Nehmen und Platzieren"-Anwendung. Mit anderen Worten kann die Darstellung der erfassten Umgebung der Kinematik zur Adaption der Bewegung der Kinematik und insbesondere des Endeffektors verwendet werden. Neben der bereits erwähnten Objekterkennung z.B. zu greifender bzw. zu manipulierender Objekte kann auch eine Kollisionserkennung erfolgen, um sich abzeichnende Kolli sionen möglichst rechtzeitig vorab zu erkennen und z.B. durch ein Anhalten oder Stoppen der Bewegung der Kinematik zu vermeiden. Diese Objekterkennung kann auch die Erkennung weiterer mit der Kinema tik interagierender Objekte wie z.B. eine weitere Kinematik oder eine Person umfassen. Hierzu kann es auch gehören, eine Intention einer Person wie z.B. dessen Bewegung bildlich zu erfassen und in den Kontext der Darstellung der erfassten Umgebung der Kinematik einzuordnen. Ebenso kann basierend auf der Darstellung der erfassten Umgebung der Kinematik eine dreidimensionale Bahnplanung erfol gen, um allgemein eine Trajektorie zu erstellen oder um im Rahmen einer adaptiven Bahnplanung durch die Änderung einer Trajektorie z.B. auf eine erkannte drohende Kollision sowie auf sonstige Veränderun gen in der erfassten Umgebung der Kinematik zu reagieren. Dies kann vorzugsweise durch eine Online- Verarbeitung der Daten ausreichend schnell erfolgen, um unmittelbar auf Veränderungen in der erfass ten Umgebung der Kinematik reagieren zu können.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die Auswertungseinheit ferner ausgebil det, das Ergebnis der Auswertung einer Steuerungseinheit der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik zur Verfügung zu stellen. Auf diese Art und Weise können die zuvor gewonnenen Informationen und Er kenntnisse in die Benutzung der Kinematik miteinfließen.
Dabei können die Bilddatenerfassungseinheit und die Auswertungseinheit zusammen mit der ersten Bilderfassungseinheit und ggfs mit weiteren Bilderfassungseinheiten ein Bilderfassungssystem bilden, welches unabhängig von der Steuerungseinheit wie z.B. von dem Motion Control System der Kinematik umgesetzt und betrieben werden kann. Lediglich die Ergebnisse des Bilderfassungssystems können dann der Steuerungseinheit der Kinematik übergeben werden, so dass diese möglichst unbeeinflusst ihre Tätigkeit ausführen kann. Dies kann durch das Bilderfassungssystem eine entkoppelte und anwendungs unabhängige Überwachung der Umgebung der Kinematik ermöglichen, ohne den laufenden Betrieb der Kinematik zu beeinflussen. Die Bilddatenerfassungseinheit und die Auswertungseinheit können auch als eine gemeinsame Einheit realisiert sein. Die Bilddatenerfassungseinheit und die Auswertungseinheit können jeweils mittels Hardwar oder Software realisiert werden.
Zwei Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den folgenden Figuren erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen mehrgliedrigen aktu ierten Kinematik gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels von schräg oben von der Seite;
Fig. 2 die Darstellung der Fig. 1 direkt von vorne; Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf ein zweites Glied der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik der Fig. 1;
Fig. 4 eine perspektivische schematische Darstellung der Fig. 3;
Fig. 5 ein Bilderfassungssystem, angewendet auf ein zweites Glied der mehrgliedrigen aktuierten Ki nematik der Fig. 1;
Fig. 6 eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen mehrgliedrigen aktu ierten Kinematik gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels von schräg oben von der Seite;
Fig. 7 die Darstellung der Fig. 6 direkt von vorne;
Fig. 8 eine schematische Draufsicht auf ein zweites Glied der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik der Fig. 6; und
Fig. 9 eine perspektivische schematische Darstellung der Fig. 8.
Die o.g. Figuren werden in kartesischen Koordinaten betrachtet. Es erstreckt sich eine Längsrichtung X, welche auch als Tiefe X bezeichnet werden kann. Senkrecht zur Längsrichtung X erstreckt sich eine Quer richtung Y, welche auch als Breite Y bezeichnet werden kann. Senkrecht sowohl zur Längsrichtung X als auch zur Querrichtung Y erstreckt sich eine vertikale Richtung Z, welche auch als Höhe Z bezeichnet wer den kann.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen mehrgliedrigen aktuierten Kinematik 1 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels von schräg oben von der Seite. Fig. 2 zeigt die Darstellung der Fig. 1 direkt von vorne. Fig. 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein zweites Glied 11b der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik 1 der Fig. 1. Fig. 4 zeigt eine perspektivische schema tische Darstellung der Fig. 3.
Die mehrgliedrige aktuierte Kinematik 1 ist in diesen beiden Ausführungsbeispielen als Roboter 1 und genauer gesagt als Knickarmroboter 1 ausgeführt. Der Knickarmroboter 1 ist mit einer Basis 10 festste hend auf einem Untergrund 3 angeordnet. Von der Basis 10 erstrecken sich mehrere Glieder 11 als seri elle kinematische Kette, welche untereinander durch aktuierte Gelenke 12 in Form von aktuierten Dreh gelenken 12 verbunden sind. Das letzte Glied 11 ist über ein aktuiertes Drehgelenk 12 mit einer Endef fektoreinheit 13 verbunden, welche einen Endeffektor 14 in Form eines Greifers 14 aufweist.
Genauer gesagt ist ein erstes Glied 11a gegenüber der Basis 10 mittels eines ersten aktuierten Drehge lenks 12a um eine Hochachse drehbar. In den Darstellungen der Fig. 1 und 2 ist ein zweites Glied 11b in der Querrichtung Y rechts neben dem ersten Glied 11a angeordnet und gegenüber diesem mittels eines zweiten aktuierten Drehgelenks 12b drehbar. Das zweite Glied 11b erstreckt sich vergleichsweise weit in der Höhe Z und ist im Wesentlichen zylindrisch länglich ausgebildet. Am oberen Ende des zweiten Glieds 11b ist in den Darstellungen der Fig. 1 und 2 ein drittes Glied 11c in der Querrichtung Y links neben dem zweiten Glied 11b angeordnet und gegenüber diesem mittels eines dritten aktuierten Drehgelenks 12c drehbar. Auch das dritte Glied 11c erstreckt sich vergleichsweise weit, jedoch in der Darstellung der Fig. 1 im Wesentlichen in der Längsrichtung X. Das dritte Glied 11c ist ebenfalls im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet.
Am oberen Ende des dritten Glieds 11c ist in den Darstellungen der Fig. 1 und 2 ein viertes Glied lld in der Querrichtung Y rechts neben dem dritten Glied 11c angeordnet und gegenüber diesem mittels eines vierten aktuierten Drehgelenks 12d drehbar. In der Darstellung der Fig. 1 schließt sich an das vierte Glied lld in der Längsrichtung X nach links ein fünftes Glied Ile an, welche mit dem vierten Glied lld mittels eines fünften aktuierten Drehgelenks 12e drehbar verbunden ist. Mit dem fünften Glied Ile ist die End effektoreinheit 13 über ein sechstes aktuiertes Drehgelenk 12f verbunden.
Zur Steuerung des Knickarmroboters 1 ist eine Steuerungseinheit 15 vorgesehen, welche auch als Re cheneinheit 15, als Hauptrechner 15 oder als Motion Control System 15 bezeichnet werden kann.
Erfindungsgemäß weist das zweite Glied 11b vier Bilderfassungseinheiten 21, 22, 23, 24 auf, welche jeweils als Kamera 21, 22, 23, 24 ausgebildet sind, ein flächiges Bild in dem Bereich des elektromagneti schen Spektrum zu erfassen, welches vom menschlichen Auge erfasst werden kann. Dabei sind die vier Kameras 21, 22, 23, 24 in dem ersten Ausführungsbeispiel in der länglichen Erstreckung des zweiten Glieds 11b etwa mittig und in dessen zylindrischer Umfangsrichtung gleichverteilt, d.h. jeweils um ca.
90° zueinander versetzt, angeordnet.
Die erste Kamera 21 und die zweite Kamera 22 sind dabei derart ausgerichtet, dass sie jeweils den End effektor 14 bildlich erfassen können. In diesem Bereich bilden die erste Kamera 21 und die zweite Kame ra 22 einen überlappenden Bilderfassungsbereich B aus, in welchem sich der Endeffektor 13 befindet. Weitere überlappende Bilderfassungsbereiche B werden gemeinsam von der zweiten Kamera 22 und der dritten Kamera 23, von der dritten Kamera 23 und der vierten Kamera 24 sowie von der vierten Ka mera 24 und der ersten Kamera 21 ausgebildet. Die vier überlappenden Bilderfassungsbereiche B sind in der Umfangsrichtung zueinander durch vier Bilderfassungsbereiche A jeweils lediglich einer der Kameras 21, 22, 23, 24 beabstandet. Zwischen diesen Bereichen A, B bilden sich unmittelbar an dem zweiten Glied 11b tote Bereiche C aus, welche von keiner der Kameras 21, 22, 23, 24 erfasst werden können, siehe Fig. 3 und 4.
Die Kameras 21, 22, 23, 24 sind gemäß des ersten Ausführungsbeispiels derart um das zweite Glied 11b herum angeordnet, dass die Umgebung des Knickarmroboters 1 in vollen 360° erfasst werden kann, von kleineren toten Bereichen C im Nahbereich des zweiten Glied 11b abgesehen, vgl. Fig. 3 und 4. Gleich zeitig sind die Kameras 21, 22, 23, 24 an dem zweiten Glied 11b angeordnet, weil sich dieses im Wesent- liehen in der Höhe Z erstreckt, so dass die Kameras 21, 22, 23, 24 gegenüber dem Untergrund 3 erhöht angeordnet sind. Vorteilhaft ist auch, dass das zweite Glied 11b durch das erste aktuierte Drehgelenk 12a im Wesentlichen um die Hochachse des Knickarmroboters 1 gedreht werden kann, so dass die Ka meras 21, 22, 23, 24 gegenüber der Horizontalen kaum gekippt werden, was die Transformation der erfassten Bilddaten in ein globales Koordinatensystem vereinfachen kann.
Vorteilhaft ist insbesondere bei der Anordnung der vier Kameras 21, 22, 23, 24 am zweiten Glied 11b, dass der Endeffektor 14 stets im überlappenden Bilderfassungsbereich B der ersten Kamera 21 und der zweiten Kamera 22 bleibt, weil die einzige seitliche Drehung des Knickarmroboters 1 durch das erste aktuierte Drehgelenk 12a erfolgt und somit Drehungen um die Längsachse des zweiten Glieds 11b zwi schen dem zweiten Glied 11b und dem Endeffektor 14 konstruktiv ausgeschlossen sind. Somit kann der Endeffektor 14 in nahezu jeder Pose von der ersten Kamera 21 und der zweiten Kamera 22 gemeinsam erfasst werden. Aufgrund der gemeinsamen erfassten Bilddaten des Endeffektors 14 erfolgt eine stereo skopische Bilderfassung sowohl des Endeffektors 14 selbst als auch seiner unmittelbaren Umgebung, so dass zumindest für diesen überlappenden Bilderfassungsbereich B der ersten Kamera 21 und der zwei ten Kamera 22 Tiefeninformationen aus den erfassten Bilddaten gewonnen werden können.
Fig. 5 zeigt ein Bilderfassungssystem 2, angewendet auf ein zweites Glied 11b der mehrgliedrigen aktu- ierten Kinematik 1 der Fig. 1. Es ist schematisch dargestellt, dass die erfassten Bilddaten der vier Kame ras 21, 22, 23, 24 von diesen an eine Bilddatenerfassungseinheit 20 übertragen werden. Die Bilddatener fassungseinheit 20 erhält zusätzlich weitere Sensorinformationen wie z.B. die Winkelstellungen der ak- tuierten Drehgelenke 12, welche ohnehin erfasst und somit bekannt sind. Aus diesen Winkelstellungen lässt sich mittels eines kinematischen Modells des Knickarmroboters 1 z.B. die Pose des Endeffektors 14 bestimmen. Diese kann mit einer Pose abgeglichen werden, welche aus den erfassten Bilddaten be stimmt werden kann, so dass die beiden unterschiedlich bestimmten Posen des Endeffektors 14 mitein ander abgeglichen werden können. Hierdurch kann eine genauere Bestimmung der Pose des Endeffek tors 14 als bisher bekannt erfolgen.
Diese und weitere Informationen, welche unter Berücksichtigung der weiteren Sensorinformationen aus den erfassten Bilddaten aller vier Kameras 21, 22, 23, 24 gewonnen werden können, werden von der Bilddatenerfassungseinheit 20 zu einer dreidimensionalen Darstellung der erfassten Umgebung des Knickarmroboters 1 verarbeitet. Dabei kann der Knickarmroboter 1 um die Hochachse gedreht werden, so dass auch die Umgebung des Knickarmroboters 1 vollständig stereoskopisch erfasst werden kann und sich eine lückenlose 360°-Darstellung mit Tiefeninformationen ergibt. Diese dreidimensionale Darstel lung wird in einem globalen Koordinatensystem erstellt, was das Verständnis sowie die weitere Verar beitung erleichtern sowie beschleunigen kann. Diese dreidimensionale Darstellung der erfassten Umgebung in einem globalen Koordinatensystem wird dann einer Auswertungseinheit 25 übergeben, welche sich mit dem Inhalt dieser Darstellung auseinan der setzt. Beispielsweise kann nun eine adaptive Bahnplanung, eine Kollisionsvermeidung, eine Objek terkennung, eine Personenerkennung und dergleichen erfolgen, indem die räumlichen Zusammenhänge zwischen dem Knickarmroboter 1 und z.B. einer Person bewertet werden. Das Ergebnis dieser Auswer tung kann der Steuerungseinheit 15 des Knickarmroboters 1 übergeben werden, um dessen Betrieb ggfs zu beeinflussen. Beispielsweise kann eine von der Auswertungseinheit 25 erstellte oder geänderte Trajektorie von der Steuerungseinheit 15 des Knickarmroboters 1 umgesetzt werden.
Die vier Kameras 21, 22, 23, 24, die Bilddatenerfassungseinheit 20 sowie die Auswertungseinheit 25 können zusammen als Bilderfassungssystem 2 bezeichnet werden, welches als unabhängiges System zum Knickarmroboter 1 ausgebildet sein kann. Lediglich die vier Kameras 21, 22, 23, 24 sind in das zwei te Glied 11b zu integrieren. Ferner müssen lediglich die ohnehin erfassten weiteren Sensorinformatio nen wie z.B. die Winkelstellungen der aktuierten Drehgelenke 12 an die Bilddatenerfassungseinheit 20 übermittelt werden. Dies kann ohne Eingriffe in die Steuerungseinheit 15 und insbesondere in die An wendungen des Knickarmroboters 1 erfolgen. Ferner kann das Ergebnis der Auswertung der Auswer tungseinheit 25 an den Knickarmroboter 1 übergeben werden, so dass dieses verwendet werden kann, ohne jedoch den Betrieb und insbesondere die Anwendungen des Knickarmroboters 1 zu stören. Mit anderen Worten kann die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens unabhängig vom bisher be kannten Betrieb des Knickarmroboters 1 erfolgen, so dass dieser seine Anwendungen wie bisher be kannt ausführen kann. Hierdurch können die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile unabhän gig umgesetzt und mit minimalem Aufwand und ohne Störungen des Betriebs und insbesondere der Anwendungen des Knickarmroboters 1 an diesen übergeben werden.
Fig. 6 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen mehrgliedrigen aktuierten Kinematik 1 gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels von schräg oben von der Seite. Fig. 7 zeigt die Darstellung der Fig. 6 direkt von vorne. Fig. 8 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein zweites Glied 11b der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik 1 der Fig. 6. Fig. 9 zeigt eine perspektivische schema tische Darstellung der Fig. 8.
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind die vier Kameras 21, 22, 23, 24 derart an dem zweiten Glied 11b angeordnet, dass durch die erste Kamera 21 und durch die zweite Kamera 22 eine erste stereosko pische Kamera gebildet wird, welche im Wesentlichen einen überlappenden Bilderfassungsbereich B bildet, welcher direkt dem Endeffektor 14 zugewandt ist. Die dritte Kamera 23 und die vierte Kamera 24 bilden eine zweite stereoskopische Kamera, welche im Wesentlichen einen überlappenden Bilderfas sungsbereich B bildet, welcher direkt dem Endeffektor 14 abgewandt ist. Diese beiden überlappenden Bilderfassungsbereiche B sind durch tote Bereiche C zueinander beabstandet. Hierdurch kann jeweils ein sehr großer stereoskopischer Bereich B geschaffen werden, so dass Tiefenin formationen entsprechend großflächig direkt, d.h. ohne Drehung des Knickarmrobtoters 1, erhalten werden können. Diese Informationen können für die beiden toten Bereiche C ebenfalls erfasst werden, indem der Knickarmroboter 1 um seine Hochachse gedreht wird. Dies kann die Erstellung einer dreidi- mensionalen Darstellung der erfassten Umgebung des Knickarmroboters 1 erleichtern und beschleuni gen. Ferner kann die Umgebung zumindest im Wesentlichen weiterhin ringsherum um den Knickarmro boter 1 überwacht werden.
BEZUGSZEICHENLISTE (Teil der Beschreibung)
A Bilderfassungsbereich einer Kamera 21, 22,23,24
B überlappender Bilderfassungsbereich mehrerer Kameras 21, 22, 23, 24 C toter Bereich der Kameras 21, 22, 23, 24
X Längsrichtung; Tiefe
Y Querrichtung; Breite
Z vertikale Richtung; Höhe
1 mehrgliedrige aktuierte Kinematik; (Knickarm-)Roboter
10 Basis
11 Glieder
11a erstes Glied
11b zweites Glied
11c drittes Glied
lld viertes Glied
Ile fünftes Glied
12 aktuierte (Dreh-)Gelenke
12a erstes aktuiertes Gelenk
12b zweites aktuiertes Gelenk
12c drittes aktuiertes Gelenk
12d viertes aktuiertes Gelenk
12e fünftes aktuiertes Gelenk
12f sechstes aktuiertes Gelenk
13 Endeffektoreinheit
14 Endeffektor; Greifer
15 Steuerungseinheit; Recheneinheit; Hauptrechner; Motion Control System
2 Bilderfassungssystem
20 Bilddatenerfassungseinheit
21 erste Bilderfassungseinheit; erste Kamera
22 zweite Bilderfassungseinheit; zweite Kamera
23 dritte Bilderfassungseinheit; dritte Kamera
24 vierte Bilderfassungseinheit; vierte Kamera
25 Auswertungseinheit
3 Untergrund

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1), vorzugsweise Roboter (1), besonders vorzugsweise
Knickarmroboter (1), mit mehreren Gliedern (11), welche durch aktuierte Gelenke (12) miteinander verbunden sind, mit einer Basis (10), welche relativ zu den Gliedern (11) feststehend angeordnet und durch ein erstes aktuiertes Gelenk (12a) mit einem ersten Glied (11a) verbunden ist, mit einem Endeffektor (14), welcher durch ein aktuiertes Gelenk (12) mit einem Glied (11) ver bunden ist, und mit wenigstens einer ersten Bilderfassungseinheit (21), vorzugsweise wenigstens einer ersten Ka mera (21), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die erste Bilderfassungseinheit (21), vorzugsweise wenigstens die erste Kamera (21), an der Basis (10) oder an einem Glied (11), vorzugsweise an einem basisnahen Glied (11), ange ordnet ist.
2. Mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bilderfassungseinheit (21) an dem ersten Glied (11a) angeordnet ist.
3. Mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Glied (11a) durch ein zweites aktuiertes Gelenk (12b) mit einem zweiten Glied (11b) ver bunden ist, wobei die erste Bilderfassungseinheit (21) an dem zweiten Glied (11b) angeordnet ist.
4. Mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bilderfassungseinheit (21) angeordnet und ausgerichtet ist, den Endeffektor (14) zumin dest in einer Pose, vorzugsweise im Wesentlichen in jeder Pose, bildlich zu erfassen.
5. Mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine zweite Bilderfassungseinheit (22), vorzugsweise durch wenigstens eine zweite Ka mera (22), welche an der Basis (10) oder an demselben Glied (11) wie die erste Bilderfassungsein heit (21) oder an einem anderen Glied (11), vorzugsweise an einem anderen basisnahen Glied (11), angeordnet ist.
6. Mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bilderfassungseinheit (22) ebenfalls angeordnet und ausgerichtet ist, den Endeffektor (14) zumindest in einer Pose, vorzugsweise im Wesentlichen in jeder Pose, bildlich zu erfassen, wobei die zweite Bilderfassungseinheit (22) vorzugsweise an demselben Glied (11) wie die erste Bilderfassungseinheit (21) angeordnet ist und die erste Bilderfassungseinheit (21) und die zweite Bilderfassungseinheit (22) einen zumindest ab schnittsweise überlappenden Bilderfassungsbereich (B) aufweisen.
7. Mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von, vorzugsweise vier, Bilderfassungseinheiten (21, 22, 23, 24), vorzugsweise durch eine Mehrzahl von, vorzugsweise vier, Kameras (21, 22, 23, 24), welche an der Basis (10) und/oder an einem Glied (11), vorzugsweise an einem basisnahen Glied (11), angeordnet sind, wobei die erste Bilderfassungseinheit (21), vorzugsweise und die zweite Bilderfassungseinheit (22), zur Mehrzahl der Bilderfassungseinheiten (21, 22, 23, 24) gehört.
8. Mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungseinheiten (21, 22, 23, 24) angeordnet und ausgerichtet sind, die Umgebung der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik (1) zumindest im Wesentlichen bildlich zu erfassen.
9. Mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungseinheiten (21, 22, 23, 24) angeordnet und ausgerichtet sind, eine 360°-Ansicht um die mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1) herum bildlich zu erfassen.
10. Mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Bilderfassungseinheiten (23, 24) der Mehrzahl von Bilderfassungseinheiten (21, 22, 23, 24) angeordnet und ausgerichtet sind, die Umgebung der mehrgliedrigen aktuierten Kine matik (1) abseits des Endeffektors (14), vorzugsweise zumindest im Wesentlichen gemeinsam, bildlich zu erfassen.
11. Mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Bilddatenerfassungseinheit (20), welche ausgebildet ist, die erfassten Bilddaten von wenigstens der ersten Bilderfassungseinheit (21), vorzugsweise von mehreren Bilderfassungs einheiten (21, 22, 23, 24), besonders vorzugsweise von allen Bilderfassungseinheiten (21, 22, 23, 24), zu erhalten, wobei die Bilddatenerfassungseinheit (20) ausgebildet ist, basierend auf den erfassten Bilddaten eine wenigstens zweidimensionale Darstellung der erfassten Umgebung der mehrgliedrigen aktu ierten Kinematik (1) zu erstellen.
12. Mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddatenerfassungseinheit (20) ausgebildet ist, ferner die erfassten Bilddaten von wenigstens einer zweiten Bilderfassungseinheit (22) zu erhalten, welche mit der ersten Bilderfassungseinheit (21) einen zumindest abschnittsweise überlappenden Bilderfassungsbereich (B) aufweist, wobei die Bilddatenerfassungseinheit (20) ausgebildet ist, basierend auf den erfassten Bilddaten des überlappenden Bilderfassungsbereichs (B) eine dreidimensionale Darstellung der erfassten Umgebung der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik (1), vorzugsweise in einem globalen Koordi natensystem, zu erstellen.
13. Mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddatenerfassungseinheit (20) ausgebildet ist, ferner weitere erfasste Sensordaten der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik (1) zu erhalten, wobei die Bilddatenerfassungseinheit (20) ausgebildet ist, basierend auf den erfassten Bilddaten, vorzugsweise des überlappenden Bilderfassungsbereichs (B), und auf den weiteren erfassten Sensordaten eine wenigstens zweidimensionale Darstellung, vorzugsweise eine dreidimensionale Darstellung, der erfassten Umgebung der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik (1), vorzugsweise in einem globalen Koordinatensystem, zu erstellen.
14. Mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch eine Auswertungseinheit (25), welche ausgebildet ist, die Darstellung der erfassten Umgebung der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik (1) in Re lation zu weiteren Informationen der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik (1) auszuwerten, und/oder die Darstellung der erfassten Umgebung der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik (1) hin sichtlich weiterer Objekte auszuwerten.
15. Mehrgliedrige aktuierte Kinematik (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (25) ferner ausgebildet ist, das Ergebnis der Auswertung einer Steue rungseinheit (15) der mehrgliedrigen aktuierten Kinematik (1) zur Verfügung zu stellen.
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