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DE102018114156B3 - Method for controlling a robot, in particular an industrial robot, and device for controlling the robot - Google Patents

Method for controlling a robot, in particular an industrial robot, and device for controlling the robot Download PDF

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DE102018114156B3
DE102018114156B3 DE102018114156.4A DE102018114156A DE102018114156B3 DE 102018114156 B3 DE102018114156 B3 DE 102018114156B3 DE 102018114156 A DE102018114156 A DE 102018114156A DE 102018114156 B3 DE102018114156 B3 DE 102018114156B3
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Germany
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robot
area
scanning device
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protective field
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DE102018114156.4A
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German (de)
Inventor
Marco Mohr
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Roboters (10), insbesondere eines Industrieroboters, sowie eine Vorrichtung zur Steuerung des Roboters (10).Es ist vorgesehen, dass ein Verfahren zur Steuerung eines Roboters (10), insbesondere eines Industrieroboters, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte: Zunächst soll ein Bereich bis zu 360° um den Roboter (10) herum in Flächenbereiche (12) eingeteilt werden. Die Flächenbereiche (12) sind Bestandteile von einem Koordinatensystem von dem Roboter (10), wobei die Flächenbereiche (12) jeweils zumindest ein Flächenelement (14) umfassen und wobei jedes Flächenelement (14) mit zumindest einer Schutzfeldinformation gewichtet ist. Anschließend soll ein Koordinatensystem von einer Scaneinrichtung (16) mit dem Koordinatensystem des Roboters (10) kalibriert werden. Danach wird die Scaneinrichtung (16) ausgerichtet, um die jeweiligen Flächenbereiche (12) vollständig scannen zu können. Es wird die jeweilige zumindest eine Schutzfeldinformation, mit welcher ein jeweiliges Flächenelement (14) gewichtet ist, an die Scaneinrichtung (16) bereitgestellt. Es ist dann vorgesehen, dass die Flächenbereiche (12) mittels der Scaneinrichtung (16) überwacht werden, insbesondere ob ein bestimmtes Ereignis in zumindest einem der Flächenbereiche (12) stattfindet. Es wird zumindest ein spezifisches Sicherheitsereignis beim Roboter (10) mittels einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit des bestimmten Ereignisses und der jeweiligen Schutzfeldinformation ausgelöst, wobei zumindest einem gewichteten Flächenelement (14) parallel zu der zumindest einen Schutzfeldinformation zumindest eine zusätzliche benutzerdefinierte Befehlsinformation zugeordnet wird, so dass mittels der einen zusätzlichen Befehlsinformation zumindest eine Aktion bei dem Roboter (10) ausgelöst werden kann, wenn zumindest ein benutzerdefiniertes Ereignis in dem Flächenelement (14) registriert wird.The invention relates to a method for controlling a robot (10), in particular an industrial robot, and a device for controlling the robot (10). It is provided that a method for controlling a robot (10), in particular an industrial robot, and a device is provided for carrying out this method. The method comprises the following steps: First, an area up to 360 ° around the robot (10) is to be divided into area areas (12). The surface regions (12) are components of a coordinate system of the robot (10), the surface regions (12) each comprising at least one surface element (14) and wherein each surface element (14) is weighted with at least one protective field information. Subsequently, a coordinate system is to be calibrated by a scanning device (16) with the coordinate system of the robot (10). Thereafter, the scanning device (16) is aligned in order to scan the respective surface areas (12) completely. The respective at least one protective field information with which a respective area element (14) is weighted is provided to the scanning device (16). It is then provided that the surface regions (12) are monitored by means of the scanning device (16), in particular whether a specific event takes place in at least one of the surface regions (12). At least one specific safety event is triggered at the robot (10) by means of a control device as a function of the specific event and the respective protective field information, wherein at least one weighted area element (14) is assigned at least one additional user-defined command information parallel to the at least one protective field information, so that by means of the at least one action on the robot (10) can be triggered for additional command information if at least one user-defined event is registered in the area element (14).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Roboters, insbesondere eines Industrieroboters, sowie eine Vorrichtung zur Steuerung des Roboters.The invention relates to a method for controlling a robot, in particular an industrial robot, and a device for controlling the robot.

In einer zunehmend komplexeren und dabei zunehmend automatisierten Industriefertigung steht zum einen der Sicherheitsaspekt der Fertigung selbst als auch ein möglichst effizienter Ablauf im Fokus der Verbesserungen. Insbesondere bei der Fertigung mit Hilfe von Robotern beziehungsweise zumindest teilautomatisierten Maschinen sind aus dem Stand der Technik diverse Lösungen als bekannt zu entnehmen, mit welchen ein sicherer Betrieb gewährleistet werden kann.In an increasingly complex and increasingly automated industrial production, the safety aspect of production itself as well as the most efficient possible process are the focus of the improvements. In particular, in the production by means of robots or at least partially automated machines various solutions are known to be known from the prior art, with which a safe operation can be ensured.

So ist aus der Druckschrift DE 103 24 628 A1 ein Steuerverfahren für einen Roboter als bekannt zu entnehmen. Dabei ist vorgesehen, dass bei einem Roboter, welcher sich nach einem vorgegebenen Arbeitsprogramm bewegt, ein umgebender Überwachungsraum festgelegt wird und dieser auf das Eindringen von Objekten überwacht wird. Bei einem Eindringen von einem Objekt wird entsprechend eine Schutzmaßnahme zum Verhindern eines Kontakts zwischen dem Roboter und dem Objekt durchgeführt. Somit dient diese Lösung ausschließlich dem Vermeiden einer ungewollten Interaktion zwischen dem Roboter und dem Objekt. Eine darüber hinausgehende Interaktion zwischen Roboter und Objekt ist nicht vorgesehen.This is from the publication DE 103 24 628 A1 to take a control method for a robot as known. It is provided that in a robot, which moves according to a predetermined work program, a surrounding interstitial space is determined and this is monitored for the ingress of objects. Upon intrusion of an object, a protective measure for preventing contact between the robot and the object is accordingly performed. Thus, this solution is solely for avoiding unwanted interaction between the robot and the object. A further interaction between robot and object is not provided.

Aus der DE 10 2004 041 821 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Sicherung eines maschinell gesteuerten Handhabungsgerätes als bekannt zu entnehmen. Eine Sicherheitssensorik zur Detektion von Objekten im Arbeitsraum des Handhabungsgeräts arbeitet dabei mit einer Sicherheitssteuerung und einer Handhabungsgeräte-Steuerung zusammen. Berührungslose Näherungssensoren sind dabei vorgesehen, so dass ein sicherheitsrelevanter Teil des Arbeitsraums erfasst werden kann. Gemäß dem Verfahren werden zonenweise Informationen über die Anwesenheit von Personen und/oder Objekten im Arbeitsraum des Geräts von der Sicherheitssensorik ermittelt und der Sicherheitssteuerung übermittelt. In Abhängigkeit der Informationen kann dann eine sicherheitsrelevante Handhabungsgeräte-Funktion gesteuert werden. Darüber hinausgehende Steuerungen beziehungsweise Vorgaben an das Gerät sind nicht vorgesehen.From the DE 10 2004 041 821 A1 a device and a method for securing a machine-controlled handling device to be taken as known. A safety sensor for detecting objects in the working space of the manipulator cooperates with a safety controller and a handling device controller. Non-contact proximity sensors are provided so that a safety-relevant part of the working space can be detected. In accordance with the method, zone-by-zone information about the presence of persons and / or objects in the working space of the device is determined by the safety sensor system and transmitted to the safety control. Depending on the information, a safety-relevant handling device function can then be controlled. Additional controls or specifications for the device are not provided.

Aus der DE 10 2006 048 166 A1 ist ein Verfahren zur Beobachtung einer Person in einem industriellen Umfeld als bekannt zu entnehmen. Dabei steht eine verbesserte Gefahrenabsicherung im Fokus. Einem überwachten Raumbereich wird ein orts- und zeitabhängiger variabler Gefährdungsgrad zugewiesen. Hierbei werden mittels eines Mehrkamerasystems Bilddaten der Person erfasst, um möglichst detaillierte Informationen über die Position und Ausrichtung einer Person in einem industriellen Umfeld zu erhalten. Über eine Weiterverarbeitung der Bilddaten kann letztendlich ein Gefährdungspotential ermittelt werden, um somit ein sicheres industrielles Umfeld bereitzustellen. Eine darüber hinausgehende Interaktion zwischen Mensch und Maschine ist nicht vorgesehen.From the DE 10 2006 048 166 A1 A method for observing a person in an industrial environment is known as known. Here, the focus is on improved hazard prevention. A monitored room area is assigned a location-dependent and time-dependent variable degree of danger. In this case, image data of the person are acquired by means of a multi-camera system in order to obtain as detailed information as possible about the position and orientation of a person in an industrial environment. By further processing the image data, a hazard potential can ultimately be determined in order to thus provide a secure industrial environment. An additional interaction between man and machine is not provided.

Zusätzlich zu den vorgestellten Lösungen umfassen solche Fertigungsmaschinen meist noch weitere Systeme, welche für zusätzliche Arbeitsschritte oder allgemein für Aktionen innerhalb der Benutzungsphase vorgehalten werden. Beispielsweise können dies zusätzliche Taster, Zustimmschalter und Kamerasysteme sein, welche autark und parallel zu den Sicherheitssystemen betrieben werden. Dadurch entstehen zusätzliche Kosten durch Hardware, welche zudem zumindest teilweise nicht direkt am Arbeitsplatz vorhanden sind.In addition to the solutions presented such production machines usually include other systems, which are kept for additional steps or generally for actions within the use phase. For example, these may be additional buttons, consent switches and camera systems, which are operated independently and in parallel to the security systems. This results in additional costs due to hardware, which are also at least partially not available directly at the workplace.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche sowohl eine sichere als auch effiziente Anwendung eines Roboters während einer Benutzungsphase ermöglichen.The object of the invention is to provide a method and a device which enable both a safe and efficient use of a robot during a use phase.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verfahren zur Steuerung eines Roboters, insbesondere eines Industrieroboters, bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte: Einteilung eines Bereichs bis zu 360° um den Roboter herum in Flächenbereiche, welche Bestandteile von einem Koordinatensystem von dem Roboter sind, wobei die Flächenbereiche jeweils zumindest ein Flächenelement umfassen und wobei jedes Flächenelement mit zumindest einer Schutzfeldinformation gewichtet ist; Kalibrieren eines Koordinatensystems von einer Scaneinrichtung mit dem Koordinatensystem des Roboters; Ausrichten der Scaneinrichtung, um die jeweiligen Flächenbereiche vollständig scannen zu können; Bereitstellen der jeweiligen zumindest einen Schutzfeldinformation, mit welcher ein jeweiliges Flächenelement gewichtet ist, an die Scaneinrichtung; Überwachen der Flächenbereiche mittels der Scaneinrichtung, ob ein bestimmtes Ereignis in zumindest einem der Flächenbereiche stattfindet; Auslösen zumindest eines spezifischen Sicherheitsereignisses beim Roboter mittels einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit des bestimmten Ereignisses und der jeweiligen Schutzfeldinformation, wobei zumindest einem gewichteten Flächenelement parallel zu der zumindest einen Schutzfeldinformation zumindest eine zusätzliche benutzerdefinierte Befehlsinformation zugeordnet wird, so dass mittels der einen zusätzlichen Befehlsinformation zumindest eine Aktion bei dem Roboter ausgelöst werden kann, wenn zumindest ein benutzerdefiniertes Ereignis in dem Flächenelement registriert wird. Der Vorgang beziehungsweise die Schritte der Einteilung und Kalibrierung können auch als Festlegung des Schutzzonen-Layouts beschrieben werden. Mittels des vorgestellten Verfahrens ist nicht nur eine besonders sichere Anwendung des Roboters während einer Benutzungsphase möglich, sondern es kann zugleich eine besonders effiziente Anwendung des Roboters ermöglicht werden. Flächenelemente mit gleicher Gewichtung können somit nebeneinanderliegend als ein jeweiliger zusammenhängender Flächenbereich aufgefasst werden.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that a method for controlling a robot, in particular an industrial robot, is provided. The method comprises the following steps: division of a region up to 360 ° around the robot into surface regions which are components of a coordinate system of the robot, wherein the surface regions each comprise at least one surface element and wherein each surface element is weighted with at least one protective field information ; Calibrating a coordinate system of a scanning device with the coordinate system of the robot; Aligning the scanning device to fully scan the respective surface areas; Providing the respective at least one protective field information with which a respective surface element is weighted to the scanning device; Monitoring the areas by means of the scanning device, whether a specific event takes place in at least one of the surface areas; Triggering at least one specific security event in the robot by means of a control device in dependence on the specific event and the respective protective field information, at least one additional user-defined command information is assigned to at least one weighted area element parallel to the at least one protective field information, so that at least one action by means of the one additional command information the robot can be triggered if at least one custom event is registered in the surface element. The process or the steps of the classification and calibration can also be described as defining the protection zone layout. By means of the presented method not only a particularly safe use of the robot during a use phase is possible, but at the same time a particularly efficient application of the robot can be made possible. Surface elements with the same weighting can thus be considered adjacent to each other as a respective contiguous surface area.

Durch die Möglichkeit mehrerer simultaner Schutzfelder eines Scanners beziehungsweise einer Scaneinrichtung können einzelne Schutzfelder mit Funktionen verwendet werden, ohne beispielsweise zusätzliche externe Taster oder Kameras zu benötigen.Due to the possibility of multiple simultaneous protective fields of a scanner or a scanning device, individual protective fields with functions can be used without requiring, for example, additional external buttons or cameras.

Die Form und Größe der Flächenelemente können dabei benutzerdefiniert je nach Verwendungszweck beliebig eingestellt werden. Auch könnten die Formen und Größen von Flächenelementen, welche jeweils zu einem anderen Flächenbereich zugeordnet sind, variieren. Auch könnten sich die Form und/oder die Größe der Flächenelemente in Abhängigkeit zumindest eines spezifischen Sicherheitsereignisses beim Roboter oder allgemein in Abhängigkeit eines Bewegungsablaufs, einer Position und/oder einer Fahrrichtung des Roboters verändern. Dabei könnte ein Benutzer beispielsweise eine Mindestgröße bezogen auf die jeweilige Form des Flächenelementes festlegen. Zum Beispiel bei der Form eines Rechtecks könnten dies vorgegebene Kantenlängen sein oder bei der Form eines Kreises oder Ovals ein spezifischer Radius. Jeweilige Flächenelemente mit gleicher Gewichtung können auch als Schutzfelder bezeichnet werden, wobei ein Flächenbereich auch nur aus einem Flächenelement selbst bestehen kann. Mit anderen Worten können bei Schutzfeldern beispielsweise im Schachbrettmuster einzelne dieser Schutzfelder mit einer doppelten Funktionsbelegung benutzt werden. Je nach Ablauf können Schutzfelder, welche beispielsweise zur Geschwindigkeitsreduzierung des Roboters benutzt werden, bei einer Tätigkeit am Roboter (MRK = Mensch-Roboter-Kooperation) für andere Aktionen verwendet und ausgewertet werden. Ein solches interaktives Schutzfeld dient somit nicht nur einem sicheren Betriebsablauf, sondern ermöglicht beispielsweise gleichzeitig eine Steuerung des Roboters beziehungsweise des Industrieroboters. Somit übernehmen die einzelnen Flächenelemente eine doppelte Funktion. Zum einen ist dies eine reine Überwachungsfunktion und zum anderen ist dies eine Interaktionsfläche, insbesondere beispielsweise zur Kommunikation mit dem Roboter. Somit kann letztendlich ein Kostenersparnis erreicht werden und es ist keine zusätzliche Hardware erforderlich. Das Verfahren kann dabei zum Beispiel bei Anlagen mit schutzzaunloser Fertigung und MRK-Anwendungen an Industrierobotern verwendet werden. Die Scaneinrichtung kann auch als Sicherheitsscanner bezeichnet werden. Die Anwendungen sind dabei vielfältig und hängen immer von dem Prozess ab. Neben dem Einsatz beispielsweise in der Automobilindustrie könnte so ein Verfahren auch in anderen Industrien oder etwa auf Messen oder in Vergnügungsparks eingesetzt werden.The shape and size of the surface elements can be set user-defined depending on the purpose of use. Also, the shapes and sizes of area elements, each associated with a different area area, could vary. The shape and / or the size of the surface elements could also change as a function of at least one specific safety event in the robot or generally depending on a movement sequence, a position and / or a travel direction of the robot. For example, a user could specify a minimum size based on the particular shape of the surface element. For example, in the shape of a rectangle, these could be given edge lengths, or a specific radius in the shape of a circle or oval. Respective surface elements with the same weighting can also be referred to as protective fields, wherein a surface area can also consist of only one surface element itself. In other words, in protective fields, for example in a checkerboard pattern, one of these protective fields can be used with a double function assignment. Depending on the sequence, protective fields which are used, for example, to reduce the speed of the robot can be used and evaluated for other actions during an activity on the robot (MRC = human-robot cooperation). Such an interactive protective field thus not only serves a safe operation, but also allows, for example, at the same time a control of the robot or the industrial robot. Thus, the individual surface elements take on a double function. On the one hand this is a pure monitoring function and on the other hand this is an interaction surface, in particular for example for communication with the robot. Thus, ultimately, a cost savings can be achieved and no additional hardware is required. The method can be used, for example, in plants with protective fence-less production and MRK applications on industrial robots. The scanning device can also be referred to as a security scanner. The applications are varied and always depend on the process. In addition to the use, for example, in the automotive industry, such a method could also be used in other industries or at fairs or in amusement parks.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zumindest eine Flächenelement die Form eines Planquadrats aufweist. Somit kann eine besonders einfache und überschaubare Einteilung der Flächenbereiche vorgenommen werden, welche auch ohne zusätzliche Markierungen von einem Benutzer einfach und intuitiv in der Benutzungsphase eingeschätzt werden können.In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the at least one surface element has the shape of a grid square. Thus, a particularly simple and manageable division of the surface areas can be made, which can also be estimated without additional marks by a user easily and intuitively in the use phase.

Zudem ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Scaneinrichtung zumindest ein Scanelement umfasst. In der einfachsten Ausführungsform reicht ein Scanelement aus, um einen gewünschten Bereich zu scannen, um die zuvor genannten Vorteile zuverlässig umzusetzen. Im Falle, dass ein Scanelement einen gewünschten Bereich nicht zufriedenstellend scannen kann, können zwei oder mehrere Scanelemente vorgesehen werden, welche zusammen dann einen gesamten Bereich scannen können.In addition, it is provided in a further preferred embodiment of the invention that the scanning device comprises at least one scanning element. In the simplest embodiment, a scan element is sufficient to scan a desired area to reliably implement the aforementioned advantages. In the event that a scanning element can not satisfactorily scan a desired area, two or more scanning elements can be provided, which together then scan an entire area.

Ferner ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass mittels der zumindest einen zusätzlichen benutzerdefinierten Befehlsinformation zumindest eine Aktion und/oder eine berührungslose Interaktion von zumindest einer Person mit dem Roboter ermöglicht wird. Beispielsweise kann auf diese Weise eine Kommunikation der Person beziehungsweise eines Anwenders oder Benutzers mit dem Roboter besonders gut ermöglicht werden.Furthermore, in a further preferred embodiment of the invention, at least one action and / or contactless interaction of at least one person with the robot is made possible by means of the at least one additional user-defined command information. For example, a communication of the person or a user or user with the robot can be made particularly well in this way.

Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die zumindest eine Schutzfeldinformation ausgewählt sein kann aus: Stillstand des Roboters, Anpassung einer Geschwindigkeit des Roboters an eine MRK-Geschwindigkeit, Reduzierung einer Geschwindigkeit des Roboters. So kann zum Beispiel ein Flächenbereich derart gestaltet sein, dass dieser Flächenbereich Flächenelemente umfasst, welche mit einem Stillstand des Roboters gewichtet beziehungsweise assoziiert sind. Je nach Anwendungsfall können so auf einfache Weise bewusst Flächenbereiche für einen sicheren Betriebsablauf bereitgestellt werden.It is also provided in a further preferred embodiment of the invention that the at least one protective field information can be selected from: standstill of the robot, adaptation of a speed of the robot to a MRK speed, reduction of a speed of the robot. Thus, for example, a surface region may be designed such that this surface region comprises surface elements which are weighted or associated with a standstill of the robot. Depending on the application, surface areas can thus be provided in a simple manner for safe operation.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das bestimmte Ereignis darin besteht, dass sich eine Person in einen Flächenbereich des Roboters hineinbewegt. Mit anderen Worten, wenn ein bestimmtes Ereignis in diesem Bereich stattfindet, indem eine Person diesen Bereich betritt, kommt es beispielsweise zu einem Stopp des Roboters beziehungsweise zu einem sicheren Betriebshalt. Wenn beispielsweise eine Person in diesen Bereich eintritt, können somit auf sehr einfache Weise Unfälle oder ungewollte Zusammenstöße von Mensch und Maschine vermieden werden.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the specific event is that a person in a Surface area of the robot moved in. In other words, when a particular event takes place in this area by a person entering this area, for example, the robot stops or the plant stops safely. For example, if a person enters this area, accidents or unwanted collisions between man and machine can thus be avoided in a very simple manner.

Außerdem ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine zusätzliche benutzerdefinierte Ereignis zumindest eine Bewegung einer Person in dem Flächenelement ist und/oder zumindest ein benutzerdefinierter Bewegungsablauf von einer Person und/oder eines Teils der Person und/oder von zumindest einem Gegenstand in dem Flächenelement ist. Somit kann zusätzlich eine Steuerung des Roboters ohne kostenaufwendige Zusatzvorrichtungen oder Zusatzsysteme bereitgestellt werden, was einen kostengünstigen Betriebsablauf ermöglicht.In addition, in a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the at least one additional user-defined event is at least one movement of a person in the surface element and / or at least one user-defined movement sequence of a person and / or a part of the person and / or at least one person Subject in the surface element is. Thus, in addition, a control of the robot can be provided without costly additional devices or additional systems, which allows a cost-effective operation.

Ferner ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine Scanelement der Scaneinrichtung am Roboter angeordnet wird. Somit kann ein gewünschter Bereich besonders einfach und effizient gescannt werden.Furthermore, in a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the at least one scanning element of the scanning device is arranged on the robot. Thus, a desired area can be scanned particularly easily and efficiently.

Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die zumindest eine Aktion eine Veränderung einer Greifposition des Roboters und/oder ein Stoppen des Roboters und/oder ein Zurückfahren eines Roboterprogramms und/oder zumindest die Durchführung einer benutzerdefinierten Befehlszeile in einem Roboterprogramm umfasst. Die Greifposition des Roboters kann beispielsweise in einer Interaktionsfläche mit Roboterbewegung stattfinden, wobei eine Hauptbewegung von dem Roboter bereits gestoppt wurde und lediglich zuvor definierte Restabläufe von Teilen des Roboters eine Interaktion einer Person beziehungsweise eines Benutzers ermöglichen. Auf diese Weise kann ein sicherer Arbeitsraum für eine Interkation bereitgestellt werden.It is also provided in a further preferred embodiment of the invention that the at least one action comprises changing a gripping position of the robot and / or stopping the robot and / or retracting a robot program and / or at least performing a user-defined command line in a robot program. The gripping position of the robot may, for example, take place in an interaction surface with robot movement, whereby a main movement has already been stopped by the robot and only previously defined residual sequences of parts of the robot allow an interaction of a person or a user. In this way, a secure work space for an interaction can be provided.

Schlussendlich ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass eine Vorrichtung zur Steuerung eines Roboters, insbesondere eines Industrieroboters, während einer Benutzungsphase nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9 bereitgestellt wird. So eine Vorrichtung umfasst dabei einen Roboter, eine Scaneinrichtung und eine Steuereinheit.Finally, it is provided in a further preferred embodiment of the invention that a device for controlling a robot, in particular an industrial robot, during a use phase according to the method of claims 1 to 9 is provided. Such a device comprises a robot, a scanning device and a control unit.

Die zuvor genannten Vorteile gelten auch für die vorgestellte Vorrichtung.The aforementioned advantages also apply to the presented device.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining, mentioned in the dependent claims characteristics.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Draufsicht auf einen Roboter und zugehörige Flächenbereiche;
  • 2 eine schematische Draufsicht auf einen Roboter und zugehörige Flächenbereiche während einer Benutzungsphase.
The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a schematic plan view of a robot and associated surface areas;
  • 2 a schematic plan view of a robot and associated surface areas during a use phase.

1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Roboter 10 und zugehörige Flächenbereiche 12. Die Flächenbereiche 12 sind dabei in einzelne Flächenelemente 14 unterteilt. Am Roboter 10 angeordnet ist zudem eine Scaneinrichtung 16 mit einem Scanelement 18 zu erkennen. Mit Hilfe der Scaneinrichtung 16 beziehungsweise mit dem Scanelement 18 ist es möglich, die Flächenbereiche 12 zu scannen beziehungsweise zu überwachen. Die gezeigten Flächenelemente 14 weisen dabei beispielhaft eine rechteckige Form auf, wobei zwei unterschiedliche Größen dargestellt sind. Größe und Form sind nur beispielhaft dargestellt und es lassen sich andere Größen und Formen für die Ausprägung der Flächenelemente 14 einsetzen. Beispielsweise könnte dies jeweils eine hexagonale Form sein. Auch könnte sich die Größe von den Flächenelementen 14 je nach Einsatzbereich und dynamischem Bewegungsablauf vor oder während einer Benutzungsphase ändern. In der schematischen Draufsicht ist zudem vor den Flächenbereichen 12 eine Person 20 zu erkennen, wobei diese Person 20 momentan nicht in einen überwachten Flächenbereich 12 eingetreten ist und somit keine Interaktion mit dem Roboter 10 ausgelöst wird beziehungsweise kein Sicherheitsereignis aufgrund einer Schutzfeldinformation von einem Flächenelement 14 ausgelöst wird. Zwischen dem Roboter 10 und den ersten vier Flächenelementen 14 mit gleicher Größe ist zudem ein Bereich zu erkennen, welcher als Hintertrittschutz 22 bezeichnet werden kann. Diese ersten gezeigten Flächenelemente 14 sind dabei jeweils doppelt so groß wie die sich anschließenden Flächenelemente 14. Der Hintertrittschutz 22 verläuft dabei unterhalb der Scaneinrichtung 16 und dem Scanelement 18. Dabei überragt ein Ausleger 24 von dem Roboter 10 diesen Hintertrittschutz 22, so dass ein Endbereich 26 von dem Ausleger 24 von dem Roboter 10 sich über den ersten Flächenelementen 14 befindet. Mit anderen Worten ist ein Aktionsradius von dem Roboter 10 mit beispielsweise einem Ausleger 24 derart, dass ein nicht weiter gezeigtes Koordinatensystem von dem Roboter 10 und entsprechend der Aktionsradius von dem Roboter 10 in den gescannten Flächenbereich 12 mit den einzelnen Flächenelementen 14 hineinragt. Die Reichweite der Scaneinrichtung 16 mit dem Scanelement 18 ist hier nur beispielhaft dargestellt und lässt sich beliebig an die jeweilige Anwendungssituation anpassen. Beispielsweise ist es auch vorstellbar, dass über weitere Scanelemente 18 bereits weiter weg von dem Roboter 10 eine erste benutzerdefinierte Befehlsinformation eine Aktion bei dem Roboter 10 auslöst. Eine nicht näher gezeigte Steuereinrichtung könnte beispielsweise in den Roboter 10 integriert sein beziehungsweise an dem Roboter 10 angeordnet sein. Vorstellbar ist auch, dass so eine Steuereinrichtung entfernt vom Roboter 10 bereitgestellt wird und in ein übergeordnetes Produktionssystem eingebunden ist. 1 shows a schematic plan view of a robot 10 and associated areas 12 , The surface areas 12 are doing in individual surface elements 14 divided. At the robot 10 also arranged is a scanning device 16 with a scan element 18 to recognize. With the help of the scanning device 16 or with the scan element 18 is it possible to use the surface areas 12 to scan or monitor. The shown surface elements 14 have an example of a rectangular shape, wherein two different sizes are shown. Size and shape are shown only as an example and it can be other sizes and shapes for the expression of the surface elements 14 deploy. For example, this could each be a hexagonal shape. Also could be the size of the area elements 14 change depending on the area of application and the dynamic sequence of movements before or during a use phase. In the schematic plan view is also in front of the surface areas 12 a person 20 to recognize this person 20 currently not in a monitored area 12 occurred and thus no interaction with the robot 10 is triggered or no security event due to a protective field information from a surface element 14 is triggered. Between the robot 10 and the first four surface elements 14 with the same size also an area can be seen, which as a rear step protection 22 can be designated. These first surface elements shown 14 are each twice as large as the adjoining surface elements 14 , The rear kick guard 22 runs below the scanning device 16 and the scanning element 18 , In this case, a boom overhangs 24 from the robot 10 this hindleg 22 , leaving an end area 26 from the boom 24 from the robot 10 over the first surface elements 14 located. In other words, it is an action radius of the robot 10 with, for example, a boom 24 such that a coordinate system not further shown by the robot 10 and according to the action radius of the robot 10 in the scanned area area 12 with the individual surface elements 14 protrudes. The range of the scanning device 16 with the scan element 18 is shown here only as an example and can be adapted to any application situation. For example, it is also conceivable that further scan elements 18 already further away from the robot 10 a first custom command information an action on the robot 10 triggers. A control device not shown in detail could, for example, in the robot 10 be integrated or on the robot 10 be arranged. It is also conceivable that such a control device away from the robot 10 is provided and integrated into a higher-level production system.

2 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Roboter 10 und zugehörige Flächenbereiche 12 von der 1 während einer Benutzungsphase. Zu erkennen sind wiederum die Scaneinrichtung 16 mit dem Scanelement 18 sowie der Ausleger 24 von dem Roboter 10 mit dem Endbereich 26 des Auslegers 24. Ebenfalls ist der Hintertrittschutz 22 zu erkennen. In der gezeigten Benutzungsphase ist in dem Endbereich 26 des Auslegers 24 ein Bauteil 28 zu erkennen, welches von dem Roboter 10 gehalten wird. Die gezeigten Flächenelemente 14 weisen in der 2, im Gegensatz zur 1, alle die gleiche Form und Größe auf. An den unterschiedlichen Schattierungen der 2 ist zu erkennen, dass die jeweiligen Flächenelemente 14 anders gewichtet sind, so dass entsprechend der jeweiligen Schattierung jeweils eine andere Schutzfeldinformation vorliegt. So können zum Beispiel die sechzehn Flächenelemente 14 unterhalb des dargestellten Bauteils 28 eine Gewichtung „Stopp, sicherer Betriebshalt“ aufweisen. Direkt vor dem Bauteil 28 ist die Person 20 von 1 zu erkennen, welche nunmehr in die Flächenbereiche 12 vorgedrungen ist. Die zwei Flächenelemente 14 unterhalb der Person 20 und unterhalb, bezogen auf die Bildebene, des Bauteils 28 können etwa eine Schutzfeldinformation aufweisen und gleichzeitig eine Interaktionsfläche mit Roboterbewegung aufweisen. Wiederum bezogen auf die Bildebene können die beiden Flächenelemente 14 jeweils rechts und links von den zuletzt genannten Flächenelementen 14 neben einer Schutzfeldinformation eine Befehlsinformation „Anpassung der Prüfposition in der Höhe“ aufweisen. In diesem Beispiel sind dazu noch ein Pluszeichen und ein Minuszeichen dargestellt, so dass eine entsprechend unterschiedliche Höhe in dem jeweiligen Flächenelement 14 hinterlegt sein kann. Beispielsweise könnte sich die Fahrt des Roboters 10 aufgrund der Schutzfeldinformation verlangsamen und gleichzeitig könnte der Befehl über die Anpassung der Höhe ausgelöst werden, so dass eine berührungslose Steuerung des Roboters 10 ermöglicht wird. Beispielhaft sind bezogen auf die Bildebene unterhalb der Person 20 zwölf Flächenelemente mit der Schutzfeldinformation „Stopp der Roboterbewegung“ dargestellt. Rund um das Bauteil 28 ist zudem eine Abgrenzung 30 zu erkennen. Während einer Roboterfahrt könnten somit jeweils erfasste Flächenelemente 14 mit der Information „Sicherer Arbeitsraum für Interaktion“ belegt werden. Es sind somit interaktive Schutzfelder beziehungsweise Flächenelemente 14 zur Steuerung eines Roboters 10 beziehungsweise Industrieroboters am Beispiel für die 100%-Kontrolle am Bauteil 28 gezeigt. 2 shows a schematic plan view of the robot 10 and associated areas 12 of the 1 during a use phase. In turn, the scanning device can be seen 16 with the scan element 18 as well as the boom 24 from the robot 10 with the end area 26 of the jib 24 , Also, the rear kick protection 22 to recognize. In the use phase shown is in the end area 26 of the jib 24 a component 28 to recognize which one of the robot 10 is held. The shown surface elements 14 show in the 2 , in contrast to 1 , all the same shape and size. At the different shades of 2 it can be seen that the respective surface elements 14 weighted differently, so that according to the respective shading in each case a different protective field information is present. For example, the sixteen surface elements 14 below the illustrated component 28 have a weighting "stop, safe operating stop". Right in front of the component 28 is the person 20 from 1 to recognize which now in the surface areas 12 has penetrated. The two surface elements 14 below the person 20 and below, based on the image plane, of the component 28 For example, they may have protective field information and at the same time have an interaction surface with robot movement. Again referring to the image plane, the two surface elements 14 each to the right and left of the last-mentioned surface elements 14 in addition to a protective field information command information "adjustment of the test position in height" have. In this example, a plus sign and a minus sign are shown, so that a correspondingly different height in the respective surface element 14 can be deposited. For example, the ride of the robot could be 10 due to the protective field information slow down and at the same time the command could be triggered on the adjustment of the height, so that a non-contact control of the robot 10 is possible. Exemplary are related to the image plane below the person 20 twelve surface elements with the protective field information "stop the robot movement" shown. Around the component 28 is also a delimitation 30 to recognize. During a robot travel, respectively detected surface elements could thus 14 with the information "Safe Workspace for Interaction". There are thus interactive protective fields or surface elements 14 for controlling a robot 10 or industrial robot using the example of 100% inspection on the component 28 shown.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Roboterrobot
1212
Flächenbereicharea
1414
Flächenelementsurface element
1616
Scaneinrichtungscanning device
1818
Scanelementscanning element
2020
Personperson
2222
HintertrittschutzEntry guard
2424
Auslegerboom
2626
Endbereichend
2828
Bauteilcomponent
3030
Abgrenzungdemarcation

Claims (10)

Verfahren zur Steuerung eines Roboters (10), insbesondere eines Industrieroboters, umfassend die folgenden Schritte: • Einteilung eines Bereichs bis zu 360° um den Roboter (10) herum in Flächenbereiche (12), welche Bestandteile von einem Koordinatensystem von dem Roboter (10) sind, wobei die Flächenbereiche (12) jeweils zumindest ein Flächenelement (14) umfassen und wobei jedes Flächenelement (14) mit zumindest einer Schutzfeldinformation gewichtet ist; • Kalibrieren eines Koordinatensystems von einer Scaneinrichtung (16) mit dem Koordinatensystem des Roboters (10); • Ausrichten der Scaneinrichtung (16), um die jeweiligen Flächenbereiche (12) vollständig scannen zu können; • Bereitstellen der jeweiligen zumindest einen Schutzfeldinformation, mit welcher ein jeweiliges Flächenelement (14) gewichtet ist, an die Scaneinrichtung (16); • Überwachen der Flächenbereiche (12) mittels der Scaneinrichtung (16), ob ein bestimmtes Ereignis in zumindest einem der Flächenbereiche (12) stattfindet; • Auslösen zumindest eines spezifischen Sicherheitsereignisses beim Roboter (10) mittels einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit des bestimmten Ereignisses und der jeweiligen Schutzfeldinformation, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem gewichteten Flächenelement (14) parallel zu der zumindest einen Schutzfeldinformation zumindest eine zusätzliche benutzerdefinierte Befehlsinformation zugeordnet wird, so dass mittels der einen zusätzlichen Befehlsinformation zumindest eine Aktion bei dem Roboter (10) ausgelöst werden kann, wenn zumindest ein benutzerdefiniertes Ereignis in dem Flächenelement (14) registriert wird.Method for controlling a robot (10), in particular an industrial robot, comprising the following steps: • Division of an area up to 360 ° around the robot (10) into area areas (12) which contain components of a coordinate system from the robot (10). wherein the surface regions (12) each comprise at least one surface element (14) and wherein each surface element (14) is weighted with at least one protective field information; Calibrating a coordinate system of a scanning device (16) with the coordinate system of the robot (10); Aligning the scanning device (16) in order to be able to completely scan the respective surface areas (12); Providing the respective at least one protective field information with which a respective surface element (14) is weighted to the scanning device (16); Monitoring the area areas (12) by means of the scanning device (16), whether a specific event takes place in at least one of the area areas (12); Triggering of at least one specific security event at the robot (10) by means of a Control device in dependence on the specific event and the respective protective field information, characterized in that at least one additional user-defined command information is assigned to at least one weighted area element (14) parallel to the at least one protective field information, so that at least one action on the robot by means of the one additional command information ( 10) can be triggered if at least one user-defined event is registered in the area element (14). Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Flächenelement (14) die Form eines Planquadrats aufweist.Method according to Claim 1 wherein the at least one surface element (14) has the shape of a grid square. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Scaneinrichtung (16) zumindest ein Scanelement (18) umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the scanning device (16) comprises at least one scanning element (18). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mittels der zumindest einen zusätzlichen benutzerdefinierten Befehlsinformation zumindest eine Aktion und/oder eine berührungslose Interaktion von zumindest einer Person (20) mit dem Roboter (10) ermöglicht wird.Method according to one of the preceding claims, wherein at least one action and / or a non-contact interaction of at least one person (20) with the robot (10) is made possible by means of the at least one additional user-defined command information. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine Schutzfeldinformation ausgewählt sein kann aus: Stillstand des Roboters (10), Anpassung einer Geschwindigkeit des Roboters (10) an eine MRK-Geschwindigkeit, Reduzierung einer Geschwindigkeit des Roboters (10).Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one protective field information can be selected from: standstill of the robot (10), adaptation of a speed of the robot (10) to a MRK speed, reduction of a speed of the robot (10). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das bestimmte Ereignis darin besteht, dass sich eine Person (20) in einen Flächenbereich (12) des Roboters (10) hineinbewegt.Method according to one of the preceding claims, wherein the specific event consists in a person (20) moving into a surface area (12) of the robot (10). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zumindest eine zusätzliche benutzerdefinierte Ereignis zumindest eine Bewegung einer Person (20) in dem Flächenelement (14) ist und/oder zumindest ein benutzerdefinierter Bewegungsablauf von einer Person (20) und/oder eines Teils der Person (20) und/oder von zumindest einem Gegenstand in dem Flächenelement (14) ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one additional user-defined event is at least one movement of a person (20) in the surface element (14) and / or at least one user-defined movement sequence by a person (20) and / or part of the person (20). 20) and / or of at least one article in the surface element (14). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zumindest eine Scanelement (18) der Scaneinrichtung (16) am Roboter (10) angeordnet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one scanning element (18) of the scanning device (16) is arranged on the robot (10). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine Aktion eine Veränderung einer Greifposition des Roboters (10) und/oder ein Stoppen des Roboters (10) und/oder ein Zurückfahren eines Roboterprogramms und/oder zumindest die Ausführung einer benutzerdefinierten Befehlszeile in einem Roboterprogramm umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one action, a change of a gripping position of the robot (10) and / or stopping the robot (10) and / or a retraction of a robot program and / or at least the execution of a user-defined command line in a robot program includes. Vorrichtung zur Steuerung eines Roboters (10), insbesondere eines Industrieroboters, während einer Benutzungsphase nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9, umfassend einen Roboter (10), eine Scaneinrichtung (16) und eine Steuereinheit.Device for controlling a robot (10), in particular an industrial robot, during a use phase according to the method of Claims 1 to 9 comprising a robot (10), a scanning device (16) and a control unit.
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