DE102015002197B4

DE102015002197B4 - Method for operating a robot and work equipment

Info

Publication number: DE102015002197B4
Application number: DE102015002197.4A
Authority: DE
Inventors: Roman Ranzinger; Christoph Schneider
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2015-02-20
Publication date: 2024-02-01
Anticipated expiration: 2035-02-21
Also published as: DE102015002197A1; CN107251301B; CN107251301A; WO2016131921A1

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines ein Werkzeug zum Bewegen von Gegenständen aufweisenden Roboters (2) zur Unterstützung einer Person bei manuellen Verrichtungen an wenigstens einem Teil von spannungsführenden Elementen (13) eines Werkstücks, welche durch jeweils wenigstens eine Abdeckung (14) vor Berührung geschützt sind, umfassend folgende Schritte:
- Aufnehmen von wenigstens zwei spannungsführende Elemente (13), die für die Verrichtung benötigt werden, abdeckenden Abdeckungen (14) mittels des Werkzeugs; und
- sobald ein den Abschluss der Verrichtung anzeigendes Triggerereignis eingetreten ist, Aufsetzen der wenigstens zwei Abdeckungen (14) mittels des Werkzeugs.

Method for operating a robot (2) having a tool for moving objects to support a person in manual tasks on at least a part of live elements (13) of a workpiece, which are each protected from contact by at least one cover (14). following steps:
- Picking up covers (14) covering at least two live elements (13), which are required for the performance, using the tool; and
- As soon as a trigger event indicating the completion of the work has occurred, the at least two covers (14) are put on using the tool.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines ein Werkzeug zum Bewegen von Gegenständen aufweisenden Roboters zur Unterstützung einer Person bei manuellen Verrichtungen an wenigstens einem Teil von spannungsführenden Elementen eines Werkstücks, welche durch jeweils wenigstens eine Abdeckung vor Berührung geschützt sind. Daneben betrifft die Erfindung eine Werkeinrichtung.The invention relates to a method for operating a robot having a tool for moving objects to support a person in manual tasks on at least some of the live elements of a workpiece, which are each protected from contact by at least one cover. In addition, the invention relates to a work facility.

Der Schutz von Personen bei manuellen Verrichtungen an Werkstücken, die berührbare spannungsführende Elemente aufweisen, ist ein zentraler Punkt von Arbeitssicherheitsmaßnahmen in der Industrie. Dabei sollen die Personen vor den schädlichen physiologischen Wirkungen elektrischer Energie, wie Körperdurchströmungen und Verbrennung durch das Auftreten eines Lichtbogens, geschützt werden. Im Bereich der Automobilindustrie hat dieses Themengebiet durch den Einsatz von für den Antrieb elektrischer Fahrzeuge vorgesehenen Traktionsbatterien an Wichtigkeit gewonnen. Solche Batterien können an ihren spannungsführenden Elementen gegenseitige Potentialdifferenzen von bis zu mehreren hundert Volt aufweisen. Ihre Herstellung erfordert jedoch nicht automatisierbare Fertigungsschritte, die manuell von Personen zu verrichten sind.The protection of people during manual work on workpieces that have touchable live elements is a central point of occupational safety measures in industry. The aim is to protect people from the harmful physiological effects of electrical energy, such as body currents and burns caused by the occurrence of an electric arc. In the automotive industry, this topic has become increasingly important due to the use of traction batteries designed to power electric vehicles. Such batteries can have mutual potential differences of up to several hundred volts on their live elements. However, their production requires non-automatable production steps that must be carried out manually by people.

Es ist dazu bekannt, persönliche Arbeitsschutzmaßnahmen vorzusehen, wobei die Person eine Schutzausrüstung, wie beispielsweise Handschuhe aus einem elektrisch isolierenden Material, während ihrer Verrichtungen trägt. Ebenso ist es bekannt, vor Berührung schützende Abdeckungen an den spannungsführenden Elementen vorzusehen, welche nur von jenen spannungsführenden Elementen entfernt werden, an denen die jeweilige manuelle Verrichtung durchgeführt wird. Da die Anordnung der Abdeckungen durch die Person selbst vorgenommen wird, handelt es sich hierbei um eine organisatorische Arbeitsschutzmaßnahme.It is known to provide personal occupational safety measures whereby the person wears protective equipment, such as gloves made of an electrically insulating material, during their activities. It is also known to provide covers that protect against contact on the live elements, which are only removed from those live elements on which the respective manual operation is carried out. Since the arrangement of the covers is carried out by the person themselves, this is an organizational occupational safety measure.

Solche persönlichen bzw. organisatorischen Arbeitsschutzmaßnahmen werden in der klassischen Maßnahmenhierarchie des Arbeitsschutzes jedoch als ungünstig und nur als nachrangig empfehlenswerte Maßnahmen angesehen. Dies ist darin begründet, dass ihr Schutz im Falle menschlichen Versagens, wie ein fehlerhaftes Anbringen der Abdeckung infolge einer Unachtsamkeit oder Nachlässigkeit, versagt. Darüber hinaus schränkt persönliche Schutzkleidung die manuelle Bewegbarkeit gerade bei filigranen Montagevorgängen stark ein.However, in the classic hierarchy of occupational safety measures, such personal or organizational occupational safety measures are viewed as unfavorable and only as secondary recommended measures. This is because their protection fails in the event of human error, such as incorrect application of the cover due to carelessness or negligence. In addition, personal protective clothing severely limits manual mobility, especially during delicate assembly processes.

DE 10 2011 009 814 A1 offenbart ein Robotersystem mit: einem Verarbeitungsabschnitt, der Positionsinformationen eines Werkstücks bezüglich eines visuellen Sensors berechnet; einem Zeitgeber, auf den ein Roboter-Steuerabschnitt und der Verarbeitungsabschnitt zum Abfragen einer aktuellen Zeit zugreifen; einem ersten Speicherabschnitt, der ersten Zeiten in einem vorgegebenen Zyklus zusammen mit Positionsinformationsdaten eines vorderen Armendes zu den jeweils ersten Zeiten sequentiell speichert; einem zweiten Speicherabschnitt, der eine zweite Zeit speichert, wenn der visuelle Sensor das Werkstück misst; einem Berechnungsabschnitt für die Position des vorderen Armendes, der Positionsinformationen des vorderen Armendes auf Basis der zweiten Zeit berechnet, wenn der visuelle Sensor das Werkstück misst, wobei mindestens zwei der ersten Zeiten vor und nach der zweiten Zeit unter den ersten Zeiten und die Positionsinformationsdaten des vorderen Armendes den jeweiligen ersten Zeiten entsprechen; und einem Werkstückpositions-Berechnungsabschnitt, der die Positionsinformationen des gegriffenen Werkstücks bezüglich des vorderen Armendes auf Basis der Positionsinformationen des vorderen Armendes und des Werkstücks berechnet. Folglich kann eine Werkstückposition auf Basis einer genauen Roboterposition genau berechnet werden, selbst wenn das Werkstück abgebildet wird, ohne den Betrieb des Roboters vorübergehend anzuhalten. DE 10 2011 009 814 A1 discloses a robot system comprising: a processing section that calculates position information of a workpiece with respect to a visual sensor; a timer accessed by a robot control section and the current time retrieval processing section; a first storage section that sequentially stores first times in a predetermined cycle together with position information data of an arm front end at the respective first times; a second storage section that stores a second time when the visual sensor measures the workpiece; an arm front end position calculation section that calculates arm front end position information based on the second time when the visual sensor measures the workpiece, at least two of the first times before and after the second time among the first times, and the front arm position information data Armendes correspond to the respective first times; and a workpiece position calculation section that calculates the position information of the gripped workpiece with respect to the arm front end based on the position information of the arm front end and the workpiece. Consequently, a workpiece position can be accurately calculated based on an accurate robot position even when the workpiece is imaged without temporarily stopping the operation of the robot.

Weiterhin ist aus DE 10 2013 205 574 A1 eine Batteriesatzanordnung und ein Verfahren zum Herstellen derselben bekannt. Das Verfahren umfasst, dass Hebeeinrichtungen mit einem mit Nocken versehenen Fördereinrichtungszuführungsmechanismus verwendet werden, um das hochkantige Stapeln von allgemein ebenen Batteriezellen zu erleichtern. Die Hebeeinrichtungsbeabstandung und das Nockenprofil sind in solch einer Weise ausgelegt, um einzelne Batteriezellenfahnen und Kühlrippenanordnungen zu orientieren, um sie eng aneinander zu halten, ohne aber wesentliche Kräfte auf die stapelbaren Komponenten anzuwenden. Das Kombinieren der Fördereinrichtungsströme gestattet es, die Komponenten parallel und in eine korrekte Reihenfolge gebracht auf einer einzigen Fördereinrichtung zu verarbeiten. Die Verwendung eines in der Hebeeinrichtung integrierten Förderbandes mit Nocken und Führungen für die Orientierung und Reihenfolgenbildung einzelner Batteriezellen begünstigt einen schnellen Zusammenbau ohne die Notwendigkeit, Komponentenrichtungen zu ändern. Die Verwendung einer schnellen Komponentenzuführung ist damit vereinbar, dass eine größere Komponentenablageschwankung zugelassen wird, wobei die hochkantige Orientierung der Komponenten, die zusammengebaut werden, den Einsatz kleiner Fertigungsstellflächen ermöglicht.It's still over DE 10 2013 205 574 A1 a battery pack assembly and a method for producing the same are known. The method includes using elevators with a cam-equipped conveyor feed mechanism to facilitate edge-to-edge stacking of generally flat battery cells. The elevator spacing and cam profile are designed in such a manner to orient individual battery cell tabs and cooling fin assemblies to hold them close together but without applying significant forces to the stackable components. Combining the conveyor streams allows the components to be processed in parallel and in correct sequence on a single conveyor. The use of a conveyor belt integrated into the lifting device with cams and guides for the orientation and sequencing of individual battery cells promotes rapid assembly without the need to change component directions. The use of rapid component feeding is consistent with allowing greater component placement variation, with the high-edge orientation of the components being assembled allowing the use of small manufacturing footprints.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine technische Arbeitsschutzmaßnahme vorzuschlagen, die einen verbesserten Schutz der an spannungsführenden Elementen eines Werkstücks arbeitenden Personen erzielt und die Durchführung manueller Verrichtungen erleichtert.The invention is therefore based on the object of proposing a technical occupational safety measure that provides improved protection people working on live elements of a workpiece and makes it easier to carry out manual tasks.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, umfassend folgende Schritte: Aufnehmen von wenigstens zwei spannungsführende Elemente, die für die Verrichtung benötigt werden, abdeckenden Abdeckungen mittels des Werkzeugs; und sobald ein den Abschluss der Verrichtung anzeigendes Triggerereignis eingetreten ist, Aufsetzen der wenigstens zwei Abdeckungen mittels des Werkzeugs.To solve this problem, according to the invention, a method of the type mentioned at the outset is provided, comprising the following steps: receiving covers covering at least two live elements that are required for the performance by means of the tool; and as soon as a trigger event indicating the completion of the work has occurred, placing the at least two covers on using the tool.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, zur Unterstützung der Person einen Roboter einzusetzen, welcher dazu ausgebildet ist, die Abdeckungen mittels eines geeigneten Effektors zu bewegen. Der Roboter wird dabei so betrieben, dass er nur jene zwei spannungsführenden Elemente, die im Rahmen der erforderlichen Verrichtung durch die Person berührt werden, mittels des Werkzeugs aufnimmt und diese anschließend wieder auf die wenigstens zwei Abdeckungen aufsetzt. Dies geschieht jedoch erst, wenn ein Triggerereignis eintritt, das indiziert, dass die Person die an den spannungsführenden Elementen vorgesehenen Verrichtungen beendet hat. Handelt es sich bei dem Werkstück beispielsweise um eine Batterie, kann so sichergestellt werden, dass nur solche spannungsführenden Elemente aufgedeckt werden, zwischen denen keine gefährliche Spannung anliegt. Ein elektrisches Verbinden wie auch ein gleichzeitiges Berühren dieser Potentiale ist daher gefahrlos möglich. Darüber hinaus ist es von besonderem Vorteil, wenn der Roboter speziell für eine Mensch-Maschine-Interaktion ausgebildet ist, insbesondere eine Eigensensorik zum Erfassen einer Berührung mit einem Körperteil der Person aufweist und in diesem Fall angehalten wird.
Es ist also von besonderem Vorteil, dass keine persönlichen und/oder organisatorischen Arbeitsschutzmaßnahmen mehr vorgesehen werden, sondern technische Maßnahmen ergriffen werden, um die Person vor gefährdenden Einwirkungen elektrischer Energie zu schützen. So wird insbesondere die Gefahrenquelle des menschlichen Versagens eliminiert. Da sichergestellt ist, dass keine unzulässigen Berührspannungen zwischen nicht abgedeckten spannungsführenden Elementen des Werkstücks anliegen, kann gleichsam auf Schutzkleidung verzichtet werden, die die Bewegungsfreiheit der Person beim Durchführen der manuellen Verrichtungen einschränkt. Vorteilhafterweise kann so bei einem verbesserten Arbeitsschutzniveau eine erhöhte Effizienz beim Durchführen der manuellen Verrichtungen erreicht werden.The invention is based on the idea of using a robot to support the person, which is designed to move the covers using a suitable effector. The robot is operated in such a way that it only picks up those two live elements that are touched by the person as part of the required work using the tool and then places them back on the at least two covers. However, this only happens when a trigger event occurs that indicates that the person has completed the tasks intended for the live elements. If the workpiece is, for example, a battery, it can be ensured that only those live elements are uncovered between which there is no dangerous voltage. An electrical connection as well as simultaneous touching of these potentials is therefore possible without risk. In addition, it is particularly advantageous if the robot is specially designed for human-machine interaction, in particular has its own sensors for detecting contact with a part of the person's body and is stopped in this case.
It is therefore particularly advantageous that personal and/or organizational occupational safety measures are no longer provided for, but technical measures are taken to protect the person from the dangerous effects of electrical energy. In particular, the danger of human error is eliminated. Since it is ensured that there are no impermissible contact voltages between uncovered live elements of the workpiece, protective clothing that restricts the person's freedom of movement when carrying out manual tasks can be dispensed with. Advantageously, increased efficiency when carrying out manual tasks can be achieved with an improved level of occupational safety.

Es ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens von besonderem Vorteil, wenn als Triggerereignis ein mittels einer Eingabeeinrichtung eingegebenes Bedienkommando der Person verwendet wird. Es ist dabei vorgesehen, dass die Person den Abschluss der Verrichtung selbst durch ein Bedienkommando eingibt und damit den Roboter veranlasst, die Abdeckungen wieder auf die spannungsführenden Elemente aufzusetzen. Die Person übermittelt dazu dieses als Triggerereignis dienende Bedienkommando, indem sie die Eingabeeinrichtung bedient. Als solche kann beispielsweise ein Druckknopf vorgesehen werden, welcher manuell betätigt wird oder als Fußtaster ausgebildet ist. Es wird dabei besonders sinnvoll, wenn die Eingabeeinrichtung so ausgebildet ist, dass bei der Eingabe des Bedienkommandos sichergestellt ist, dass keine Körperteile der Person im Aktionsbereich des Werkzeugs des Roboters gelegen sind. Dies kann beispielsweise durch eine Eingabeeinrichtung erzielt werden, die nur beidhändig bedienbar ist, also beispielsweise zwei räumlich getrennte für die Bedienung per Hand vorgesehene Druckknöpfe umfasst.In the context of the method according to the invention, it is particularly advantageous if an operating command from the person entered using an input device is used as the trigger event. It is intended that the person himself enters the completion of the work using an operating command and thus causes the robot to put the covers back on the live elements. To do this, the person transmits this operating command, which serves as a trigger event, by operating the input device. As such, for example, a push button can be provided, which is operated manually or is designed as a foot switch. It is particularly useful if the input device is designed in such a way that when the operating command is entered it is ensured that no parts of the person's body are located in the action area of the robot's tool. This can be achieved, for example, by an input device that can only be operated with both hands, for example comprising two spatially separate push buttons intended for manual operation.

Alternativ oder zusätzlich kann es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass das Werkstück und/oder Tätigkeiten der Person mittels eines Sensors erfasst werden und als Triggerereignis das Erreichen eines durch den Sensor erfassten Zielzustands des Werkstücks und/oder der Person verwendet wird. Es kann also beispielsweise vorgesehen sein, dass der Sensor so gewählt wird, dass er erkennt, dass die vorgesehene manuelle Verrichtung vollständig erfolgt ist, also beispielsweise festgestellt wird, dass zwei spannungsführende Elemente des Werkstücks miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass der Sensor, beispielsweise eine Kamera, erfasst, ob sich weiterhin Körperteile, also insbesondere die Hände, der Person im Aktionsbereich des Roboters befinden, was so interpretiert wird, dass die Verrichtungen noch nicht abgeschlossen sind. Dies kann dadurch verbessert werden, dass der Sensor zum Erkennen, ob durch die von der Person durchgeführten Tätigkeiten die manuelle Verrichtung vollständig abgeschlossen ist, ausgebildet ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Vorliegen des Triggerereignisses sowohl mit einem Sensor als auch mit einer zusätzlichen Eingabeeinrichtung zu erkennen.Alternatively or additionally, it can be provided within the scope of the method according to the invention that the workpiece and/or activities of the person are detected by means of a sensor and the achievement of a target state of the workpiece and/or the person detected by the sensor is used as a trigger event. It can therefore be provided, for example, that the sensor is selected in such a way that it detects that the intended manual operation has been completed, that is, for example, that it is determined that two live elements of the workpiece are connected to one another in an electrically conductive manner. Alternatively or additionally, it can also be provided that the sensor, for example a camera, detects whether body parts, i.e. in particular the hands, of the person are still in the action area of the robot, which is interpreted as meaning that the tasks have not yet been completed. This can be improved by the fact that the sensor is designed to detect whether the manual task has been completely completed by the activities carried out by the person. Of course, it is also possible to detect the presence of the trigger event both with a sensor and with an additional input device.

Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass die Abdeckungen beim Aufsetzen kraftschlüssig und/oder formschlüssig arretiert werden. Der Roboter wird mithin so angesteuert, dass das Werkzeug beim Aufsetzen eine ausreichende Kraft aufbringt, um die entsprechend ausgebildeten Abdeckungen am Werkstück zu befestigen. So wird vermieden, dass die Person durch eine Bewegung ungewollt die Abdeckungen bewegt und so spannungsführende Elemente wieder freigelegt werden. Dies könnte nicht nur Störungen beim Betrieb des Roboters verursachen, sondern auch neue Gefahrenquellen für die Person schaffen.It can expediently be provided that the covers are locked in a force-fitting and/or form-fitting manner when they are put on. The robot is therefore controlled in such a way that when the tool is placed on it, it applies sufficient force to attach the correspondingly designed covers to the workpiece. This prevents the person from unintentionally moving the covers and thus exposing live elements again. This could not only cause disruptions in the operation of the Robots, but also create new sources of danger for people.

Es wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders bevorzugt, wenn die Schritte bezüglich weiterer spannungsführender Elemente wiederholt werden, bis eine vorgegebene Menge von Verrichtungen abgeschlossen ist. Da an einem Werkstück in der Regel eine Vielzahl von manuellen Verrichtungen vorzunehmen sind, bietet es sich an, soweit benötigt die beschriebenen Verfahrensschritte mehrfach an weiteren spannungsführenden Elementen auszuführen und das Verfahren dadurch zu beenden, dass eine vorgegebene Menge von Verrichtungen durchführt wurde. Vorteilhafterweise lässt sich das Verfahren dann auch bei komplexeren Montagetätigkeiten einsetzen.In the context of the method according to the invention, it is particularly preferred if the steps relating to further live elements are repeated until a predetermined number of tasks have been completed. Since a large number of manual tasks usually have to be carried out on a workpiece, it is advisable, if necessary, to carry out the described method steps several times on other live elements and to end the process by carrying out a predetermined number of tasks. The method can then advantageously also be used for more complex assembly activities.

Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die Menge der Verrichtungen in einem Ablaufplan bezüglich unterschiedlicher Elemente am selben Werkstück in einer Reihenfolge vorgegeben werden. So kann bereits vor Durchführung der Verrichtungen eine unter Arbeitsschutzaspekten optimale Folge der Verrichtungen vorgegeben werden, welche durch den Ablaufplan abgebildet ist. Die Fehlerquelle des menschlichen Versagens wird so auch bei umfangreichen Verrichtungen am Werkstück effektiv ausgeschaltet. Dies betrifft insbesondere die Gefahr eines einen Lichtbogen erzeugenden Kurzschlusses, wenn zwei aktive, also eine Potentialdifferenz zwischen ihnen aufweisende, Elemente des Werkstücks versehentlich verbunden werden.It is particularly advantageous if the number of tasks in a flow chart with regard to different elements on the same workpiece are specified in a sequence. In this way, an optimal sequence of tasks from an occupational safety perspective can be specified before the tasks are carried out, which is shown in the flow chart. The source of human error is effectively eliminated, even when extensive work is carried out on the workpiece. This applies in particular to the risk of a short circuit producing an arc if two active elements of the workpiece, i.e. those with a potential difference between them, are accidentally connected.

Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass nach der letzten Wiederholung der Schritte alle Abdeckungen aufgenommen und entfernt werden. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn die Abdeckungen lediglich Zwecken des Arbeitsschutzes dienen und nach Durchführung der Verrichtungen keine weitere Aufgabe für das Werkstück mehr haben. In diesem Fall kann zweckmäßigerweise der Roboter alle Abdeckungen nach Abschluss der Verrichtungen entfernen. Vorteilhafterweise kann so auch darauf verzichtet werden, dass die Abdeckungen manuell entfernt werden müssen, wodurch eine erneute Gefahrenquelle entstehen würde.In addition, it can be provided that all covers are picked up and removed after the last repetition of the steps. This is particularly useful if the covers only serve occupational safety purposes and no longer have any further purpose for the workpiece after the work has been carried out. In this case, the robot can expediently remove all covers after completing the tasks. Advantageously, it can also be avoided that the covers have to be removed manually, which would create another source of danger.

Schließlich wird es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren besonders bevorzugt, wenn als Werkstück eine Batterie mit mehreren Batteriemodulen verwendet wird, wobei es sich bei den Verrichtungen um ein Kontaktieren zwischen unterschiedlichen Batteriemodulen zugeordneten Elementen handelt. Wie bereits eingangs erwähnt, ist der Arbeitsschutz bei Verrichtungen an Batterien ein besonders sinnvolles Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dies betrifft insbesondere Batterien, die mehrere Batteriemodule umfassen, um besonders hohe Spannungen zu erzeugen, wie sie beispielsweise für Traktionszwecke im Bereich der Automobilindustrie benötigt werden. Die erforderlichen Verrichtungen bestehen dort zumeist im Kontaktieren spannungsführender Elemente unterschiedlicher Batteriemodule. Gerade hier treten besonders hohe Spannungen auf, die eine gefährliche Körperdurchströmung erzeugen können. Ferner ist bei elektrochemischen Batterien mit ihren typischerweise sehr hohen Kurzschlussströmen insbesondere die Gefahr eines Verbrennungen verursachenden Lichtbogens besonders prominent. Daher ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens im Rahmen des Fertigungsprozesses von Batterien mit mehreren Batteriemodulen von besonderem Vorteil.Finally, in a method according to the invention, it is particularly preferred if a battery with a plurality of battery modules is used as the workpiece, the activities involving contact between elements assigned to different battery modules. As already mentioned at the beginning, occupational safety when working on batteries is a particularly useful area of application of the method according to the invention. This applies in particular to batteries that include several battery modules in order to generate particularly high voltages, such as those required for traction purposes in the automotive industry. The necessary tasks usually consist of contacting live elements of different battery modules. This is where particularly high voltages occur, which can create dangerous currents in the body. Furthermore, in electrochemical batteries with their typically very high short-circuit currents, the risk of an arc causing burns is particularly prominent. Therefore, the use of the method according to the invention in the context of the manufacturing process of batteries with several battery modules is of particular advantage.

Daneben betrifft die Erfindung eine Werkeinrichtung zur Unterstützung einer Person bei manuellen Verrichtungen an wenigstens einem Teil von spannungsführenden Elementen eines Werkstücks, welche durch jeweils wenigstens eine Abdeckung vor Berührungen geschützt sind, umfassend wenigstens einen ein Werkzeug zum Befestigen von Gegenständen aufweisenden Roboter, ein Positionierungsmittel für wenigstens ein Werkstück und eine den Roboter steuernde Steuerungseinrichtung, welche zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist. Eine erfindungsgemäße Werkeinrichtung ist dabei insbesondere so ausgebildet, dass sie der Person einen Arbeitsplatz zur Durchführung ihrer Verrichtungen bietet, also insbesondere ein entsprechend hergerichteter Fertigungsplatz. Sie umfasst dabei zunächst den Roboter und eine Steuerungseinrichtung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Dabei kann es sich insbesondere um eine speicherprogrammierbare Steuerung, einen Mikrokontroller oder einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) handeln. Die Werkeinrichtung weist darüber hinaus ein Positioniermittel auf, in das das Werkstück aufnehmbar ist. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Positionsmittel eine Aufnahme ist oder umfasst, in die ein Werkstück einlegbar ist und für einen Effektor des Roboters erreichbar ist. Im Falle einer vorgesehenen Fließbandfertigung wird es dabei besonders bevorzugt, dass das Positioniermittel ein Fördermittel umfasst oder als Teil eines Fördermittels ausgebildet ist, so dass der Werkeinrichtung fortlaufend Werkstücke zuführbar sind, an denen die vorgesehenen Verrichtungen durchzuführen sind.In addition, the invention relates to a work device for supporting a person in manual tasks on at least some of the live elements of a workpiece, which are each protected from contact by at least one cover, comprising at least one robot having a tool for fastening objects, a positioning means for at least a workpiece and a control device controlling the robot, which is designed to carry out a method according to one of the preceding claims. A work facility according to the invention is designed in particular in such a way that it offers the person a workplace to carry out their tasks, i.e. in particular a correspondingly prepared production site. It initially includes the robot and a control device, which is designed to carry out the method according to the invention. This can in particular be a programmable logic controller, a microcontroller or an application-specific integrated circuit (ASIC). The work equipment also has a positioning means into which the workpiece can be accommodated. It can be provided, for example, that the positioning means is or comprises a receptacle into which a workpiece can be inserted and can be reached by an effector of the robot. In the case of an intended assembly line production, it is particularly preferred that the positioning means comprises a conveying means or is designed as part of a conveying means, so that workpieces on which the intended tasks are to be carried out can be continuously fed to the work facility.

Es wird dabei besonders bevorzugt, wenn das Werkzeug als Greifer ausgebildet ist. Hierbei kommen grundsätzlich alle aus dem Stand der Technik an sich bekannten greifenden Effektoren in Betracht, wobei insbesondere mechanische oder pneumatische Greifer bevorzugt sind. Dieser ist dabei so zu wählen, dass er die Aufgaben des Aufnehmens und des Aufsetzens der Abdeckungen zuverlässig durchführen kann, also insbesondere in der Lage ist, die Abdeckungen beim Aufsetzen zuverlässig am Werkstück zu arretieren.It is particularly preferred if the tool is designed as a gripper. In principle, all gripping effectors known from the prior art come into consideration, with mechanical or pneumatic grippers being particularly preferred. This must be chosen in such a way that it fulfills the tasks of the Auf can reliably carry out the taking and placing of the covers, i.e. in particular being able to reliably lock the covers on the workpiece when placing them.

Es wird darüber hinaus besonders bevorzugt, wenn die Werkeinrichtung eine Eingabeeinrichtung umfasst, welche zur Erfassen eines Bedienkommandos der Person ausgebildet ist und mit der Steuerungseinrichtung verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Werkeinrichtung einen Sensor umfasst, welche zum Erfassen des Werkstücks und/oder der Tätigkeiten der Person ausgebildet und mit der Steuerungseinrichtung verbunden ist. Es wird mithin vorgeschlagen, den Sensor bzw. die Eingabeeinrichtung, welche bereits zuvor im Rahmen des Verfahrens beschrieben wurden, mit der Steuerungseinrichtung zu verbinden, welche dann so ausgebildet ist, mittels durch den Sensor erfasster Sensordaten und/oder eines mittels der Eingabeeinrichtung eingegebenen Bedienkommandos ein Triggerereignis zu erkennen.It is also particularly preferred if the work equipment includes an input device which is designed to record an operating command from the person and is connected to the control device. Alternatively or additionally, it can be provided that the work device comprises a sensor, which is designed to detect the workpiece and/or the person's activities and is connected to the control device. It is therefore proposed to connect the sensor or the input device, which have already been described previously as part of the method, to the control device, which is then designed to use sensor data recorded by the sensor and / or an operating command entered using the input device Detect trigger event.

Bei einer erfindungsgemäßen Werkeinrichtung mit einem Sensor wird es darüber hinaus besonders bevorzugt, wenn als Sensor eine Kamera vorgesehen ist, und die Steuerungseinrichtung eine Bildverarbeitungseinheit umfasst, welche zur Auswertung von der Kamera erfasster Daten zum Erkennen eines Zielzustands des Werkstücks und/oder der Person ausgebildet ist. Mittels der Kamera kann so erkannt werden, dass eine Verrichtung abgeschlossen ist, wobei die Bildverarbeitungseinheit beispielsweise von der Kamera erfasste Daten dahingehend analysiert, ob eine vorgesehene Verbindung zwischen zwei spannungsführenden Elementen korrekt realisiert wurde und/oder ob sich Körperteile, insbesondere die Hände, der Person im Aktionsbereich des Effektors des Roboters befinden.In the case of a work device according to the invention with a sensor, it is also particularly preferred if a camera is provided as the sensor and the control device comprises an image processing unit which is designed to evaluate data recorded by the camera in order to recognize a target state of the workpiece and/or the person . By means of the camera, it can be recognized that a task has been completed, with the image processing unit analyzing, for example, data captured by the camera to determine whether an intended connection between two live elements was correctly implemented and/or whether body parts, in particular the hands, of the person within the action range of the robot's effector.

Im Übrigen lassen sich sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren analog auf die erfindungsgemäße Werkeinrichtung übertragen, so dass auch mit diesem die bereits genannten Vorteile erzielt werden können.Furthermore, all statements regarding the method according to the invention can be transferred analogously to the work equipment according to the invention, so that the advantages already mentioned can also be achieved with this.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkeinrichtung;
2 eine Detailansicht der in 1 gezeigten Werkeinrichtung im Bereich zweier spannungsführender Elemente beim Aufnehmen einer Abdeckung;
3 die in 2 gezeigte Detaildarstellung nach dem Abschluss der manuellen Verrichtung;
4 die in 2 gezeigte Detaildarstellung nach Aufsetzen der Abdeckungen; und
5 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Further advantages and details of the invention emerge from the exemplary embodiments described below and from the drawing. Show:

1 an exemplary embodiment of a work device according to the invention;
2 a detailed view of the in 1 shown work equipment in the area of two live elements when picking up a cover;
3 in the 2 Detailed view shown after completion of the manual work;
4 in the 2 Detailed view shown after putting the covers on; and
5 a flowchart of an exemplary embodiment of the method according to the invention.

1 zeigt eine Werkeinrichtung 1, umfassend einen Roboter 2, eine zwei Druckknöpfe 3, 4 aufweisende Eingabeeinrichtung 5 und eine Kamera 6 als Sensor, welche an einer Werkbank 7 angeordnet sind. In diese ist ein Positionierungsmittel 8 zur Aufnahme einer Batterie 9 als Werkstück eingelassen. Daneben weist die Werkeinrichtung 1 eine schematisch gezeigte Steuerungseinrichtung 10 auf. 1 shows a work facility 1, comprising a robot 2, an input device 5 having two push buttons 3, 4 and a camera 6 as a sensor, which are arranged on a workbench 7. A positioning means 8 for receiving a battery 9 as a workpiece is embedded in this. In addition, the work facility 1 has a control device 10 shown schematically.

Der Roboter 2 umfasst einen Roboterarm 11 und einen Greifer 12 als Werkzeug, der als Endeffektor dient. Die Batterie 9 weist mehrere nicht näher dargestellte Batteriemodule auf, die mit mehreren spannungsführenden Elementen 13 am Äußeren der Batterie 9 verbunden sind. Die spannungsführenden Elemente 13 sind jeweils mittels einer Abdeckung 14 gegen ein Berühren gesichert. Schließlich ist die Steuerungseinrichtung 10 mit dem Roboter 2 so verbunden, dass sie seinen Bewegungen und insbesondere auch die Aktionen des Greifers 12 steuert. Sie weist ferner einen Eingang für die Eingabeeinrichtung 5 auf, so dass Bedienkommandos von ihr verarbeitet werden können. Darüber hinaus umfasst die Steuerungseinrichtung 10 eine Bildverarbeitungseinheit 15, welche Bildsignale der Kamera 6 empfängt und verarbeitet.The robot 2 includes a robot arm 11 and a gripper 12 as a tool that serves as an end effector. The battery 9 has several battery modules, not shown, which are connected to several live elements 13 on the outside of the battery 9. The live elements 13 are each secured against touching by means of a cover 14. Finally, the control device 10 is connected to the robot 2 in such a way that it controls its movements and in particular the actions of the gripper 12. It also has an input for the input device 5 so that operating commands can be processed by it. In addition, the control device 10 includes an image processing unit 15, which receives and processes image signals from the camera 6.

Die 2 bis 4 zeigen eine Detaildarstellung der Werkeinrichtung 1 im Bereich zweier spannungsführenden Elemente 13 der Batterie 9 in verschiedenen Zuständen. Dabei zeigt 2 den Greifer 12, welcher von dem rechten spannungsführenden Element 13 dessen Abdeckung 14 aufgenommen hat, wobei das linke spannungsführende Element 13 weiterhin durch seine Abdeckung 14 gegen Berühren gesichert ist. In 3 sind beide Abdeckungen abgenommen. Die spannungsführenden Elemente 13 wurden mittels eines Kontaktelementes 16 durch eine nicht näher gezeigte die Werkeinrichtung 1 benutzende Person verbunden. 4 zeigt einen anschließenden Zustand, in dem bereits wieder das linke spannungsführende Element 13 durch seine Abdeckung 14 gegen ein Berühren gesichert ist, wobei das rechte spannungsführende Element 13 gerade wieder durch Aufsetzen seiner Abdeckung 14 durch den Greifer 12 gesichert wird.The 2 until 4 show a detailed representation of the factory equipment 1 in the area of two live elements 13 of the battery 9 in different states. This shows 2 the gripper 12, which has received the cover 14 of the right live element 13, the left live element 13 still being secured against contact by its cover 14. In 3 both covers are removed. The live elements 13 were connected by means of a contact element 16 by a person using the work equipment 1, not shown in more detail. 4 shows a subsequent state in which the left live element 13 is again secured against contact by its cover 14, the right live element 13 being secured again by the gripper 12 by putting its cover 14 on.

5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des das Werkzeug zum Bewegen von Gegenständen aufweisenden Roboters 2 zur Unterstützung der Person bei manuellen Verrichtungen an den spannungsführenden Elementen 13 des Werkstücks, welches durch die Abdeckungen 14 vor Berührung geschützt sind. Nach dem Beginn des Verfahrens in Schritt S1 werden in einem Schritt S2 zunächst sämtliche Abdeckungen 14 auf alle spannungsführenden Elemente 13 aufgesetzt, so dass sämtliche spannungsführende Elemente 13 gegen eine Berührung der Person geschützt sind und so der in 1 gezeigte Zustand erreicht ist. Alternativ kann selbstverständlich auch eine bereits mit Abdeckungen gesicherte Batterie Ausgangspunkt des Verfahrens sein. 5 shows a flowchart of a method for operating the robot 2, which has the tool for moving objects, to support the person in manual tasks on the live elements 13 of the workpiece, which are protected from contact by the covers 14. After the start of the method in step S1, in a step S2 First, all covers 14 are placed on all live elements 13, so that all live elements 13 are protected against contact by the person and so the in 1 shown condition is reached. Alternatively, a battery that has already been secured with covers can of course also be the starting point of the process.

Im anschließenden Schritt S3 werden, wie in 2 gezeigt, jeweils zwei Abdeckungen 14 von den spannungsführenden Elementen 13 entfernt. Dazu bewegt der Roboter 2 den Greifer 12 mittels des Roboterarms 11 jeweils zu einer Abdeckungen 14, wobei der Greifer 12 diese greift, aufnimmt und an einer nicht näher gezeigten Vennrahrungsposition im Bereich der Werkbank 7 ablegt.In the subsequent step S3, as in 2 shown, two covers 14 are removed from the live elements 13. For this purpose, the robot 2 moves the gripper 12 by means of the robot arm 11 to a cover 14, whereby the gripper 12 grabs these, picks them up and places them at a position (not shown) in the area of the workbench 7.

Sind beide Abdeckungen 14 abgenommen, wird in einem Schritt S4 fortlaufend abgefragt, ob ein den Abschluss von Verrichtungen der Person anzeigendes Triggerereignis eingetreten ist. Während dieses Schritts hat die Person die Möglichkeit, die spannungsführenden Elemente 13 mittels des Kontaktelements 16 zu verbinden. Dieser Vorgang wird von der Kamera 6 überwacht, welche den Bereich der Verrichtung erfasst und überprüft, ob das Kontaktelement 16 korrekt angebracht ist. Ist dies der Fall und hat die Person die Druckknöpfe 3 und 4 der Eingabeeinrichtung 5, welche so voneinander beabstandet an der Werkbank 7 angeordnet sind, dass die Person sie mit beiden Händen betätigen muss, betätigt, so wird dies als Bedienkommando gewertet und ein Eintritt des Triggerereignisses festgestellt, so dass das Verfahren fortgesetzt wird.If both covers 14 have been removed, a continuous query is made in a step S4 as to whether a trigger event indicating the completion of the person's tasks has occurred. During this step, the person has the opportunity to connect the live elements 13 using the contact element 16. This process is monitored by the camera 6, which records the area of the work and checks whether the contact element 16 is correctly attached. If this is the case and the person has pressed the push buttons 3 and 4 of the input device 5, which are arranged at such a distance from one another on the workbench 7 that the person has to operate them with both hands, this is considered an operating command and an entry of the Trigger event detected so that the procedure continues.

Dies geschieht in einem Schritt S5 in dem nunmehr der Greifer die Abdeckung 14 wieder auf die spannungsführenden Elemente 13 aufsetzt. Diese werden dabei so zur Batterie 9 geführt, dass sie kraft- und formschlüssig mit dieser verbunden sind. So wird ein versehentliches Bewegen der Abdeckungen 14 durch die Person verhindert.This happens in a step S5 in which the gripper now places the cover 14 back on the live elements 13. These are guided to the battery 9 in such a way that they are connected to it in a non-positive and positive manner. This prevents the person from accidentally moving the covers 14.

In einem anschließenden Schritt S6 wird überprüft, ob ein zuvor festgelegter Ablaufplan, welcher sämtliche an der Batterie 9 vorzunehmenden Verrichtungen in ihrer Reihenfolge beinhaltet, abgearbeitet ist. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Rücksprung zum Schritt S3 und das Verfahren wird von diesem Schritt bezüglich weiterer nicht mit Bezugszeichen versehener Abdeckungen der Batterie 9 fortgeführt. Sind sämtliche im Ablaufplan vorgesehenen Verrichtungen abgeschlossen, so erfolgt kein weiterer Rücksprung, sondern eine Fortsetzung des Verfahrens.In a subsequent step S6, it is checked whether a previously defined flow chart, which contains all the tasks to be carried out on the battery 9 in their order, has been processed. If this is not the case, a return to step S3 takes place and the process continues from this step with regard to further covers of the battery 9 that are not provided with reference numbers. Once all of the tasks provided for in the schedule have been completed, there will be no further return, but rather a continuation of the process.

In einem Schritt S7 entfernt der Roboter 2 mittels des Greifers 12 sämtliche Abdeckungen 14 von der Batterie 9, welche lediglich den Zweck haben, während der Verrichtungen eine Berührung durch die Person zu verhindern, für anschließende Fertigungsmaßnahmen jedoch nicht benötigt werden. Die Abdeckungen 14 werden entfernt, der Roboter 2 fährt in eine Ruhestellung zurück und das Verfahren ist in seinem Schritt S8 beendet.In a step S7, the robot 2 uses the gripper 12 to remove all covers 14 from the battery 9, which only have the purpose of preventing contact by the person during the work, but are not required for subsequent manufacturing measures. The covers 14 are removed, the robot 2 returns to a rest position and the method is completed in step S8.

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST

11: WerkeinrichtungFactory setup
22: Roboterrobot
33: DruckknopfPush button
44: DruckknopfPush button
55: EingabeeinrichtungInput facility
66: Kameracamera
77: WerkbankWorkbench
88th: PositionierungsmittelPositioning means
99: Batteriebattery
1010: SteuerungseinrichtungControl device
1111: RoboterarmRobot arm
1212: GreiferGrabber
1313: spannungsführendes Elementlive element
1414: Abdeckungcover
1515: BildverarbeitungseinheitImage processing unit
1616: Kontaktelementescontact element

Claims

Procedure according to Claim 1 , characterized in that an operating command from the person entered using an input device (5) is used as the trigger event.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the workpiece and/or Activities of the person are detected by means of a sensor and the achievement of a target state of the workpiece and/or the person detected by the sensor is used as a trigger event.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the covers (14) are locked in a force-fitting and/or form-fitting manner when they are put on.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the steps are repeated with respect to further live elements (13) until a predetermined set of operations is completed.

Procedure according to Claim 5 , characterized in that the number of tasks in a flow chart relating to different live elements (13) on the same workpiece are specified in a sequence.

Procedure according to Claim 5 or 6 , characterized in that after the last repetition of the steps all covers (14) are picked up and removed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a battery (9) with a plurality of battery modules is used as the workpiece, the operations being contact between voltage-carrying elements (13) assigned to different battery modules.

Work device (1) for supporting a person in manual tasks on at least a part of live elements (13) of a workpiece, which are each protected from contact by at least one cover (14), comprising at least one robot having a tool for moving objects ( 2), a positioning means (8) for at least one workpiece and a control device (10) controlling the robot (2), which is designed to carry out a method according to one of the preceding claims.

Factory equipment (1). Claim 9 , characterized in that the tool is designed as a gripper (12).

Factory equipment (1). Claim 9 or 10 , characterized in that it comprises an input device (5) which is designed to record an operating command from the person and is connected to the control device (10).

Work equipment (1) according to one of the Claims 9 until 11 , characterized in that it comprises a sensor which is designed to detect the workpiece and/or the person's activities and is connected to the control device (10).

Factory equipment (1). Claim 12 , characterized in that a camera (6) is provided as a sensor and the control device (10) comprises an image processing unit (15), which is designed to evaluate data recorded by the camera (6) to detect a target state of the workpiece and / or the person is.