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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Manipulators, insbesondere Roboters, mit einer mobilen Basis, sowie einen mobilen Manipulator mit einer Überwachungseinrichtung, der zur Ausführung eines solchen Verfahrens eingerichtet ist.
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Mobile Manipulatoren wie beispielsweise der mobile Roboter OmniRob der Anmelderin sind häufig mit Laserscannern ausgerüstet, die eine horizontale Sicherheitsfläche überwachen. Die horizontal ausgesandten Strahlen der Laserscanner überstreichen hierzu zyklisch die horizontale Sicherheitsfläche. Wird in dieser ein Hindernis erfasst, kann eine geeignete Reaktion ausgeführt werden. So kann beispielsweise die mobile Basis des Manipulators umnavigiert oder angehalten werden, um eine Kollision zu vermeiden. Gleichermaßen ist es, insbesondere bei stehender Basis, auch möglich, einen Nothalt auszuführen, wenn ein Hindernis in der Sicherheitsfläche erfasst wird, um so eine Gefährdung von Personen zu verhindern, die sich dem Manipulator nähern, während dieser bei stehender Basis agiert.
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Die Überwachung einer Sicherheitsfläche, die für einen bestimmten Betriebsmodus, beispielsweise einen frei fahrenden oder stehenden mobilen Manipulator abgestimmt ist, ist in anderen Situationen, beispielsweise einem in einer eng begrenzten Umgebung agierenden Manipulator problematisch.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Überwachung eines mobilen Manipulators zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 12 stellt einen mobilen Manipulator unter Schutz, der zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
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Ein mobiler Manipulator im Sinne der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise wenigstens ein Werkzeug bzw. Werkzeugflansch auf, das bzw. der, insbesondere mittels eines Armes mit einem oder mehreren aktuierten Gelenken, insbesondere Drehgelenken, relativ zu einer Basis bewegbar ist, die ihrerseits in einer Umgebung, insbesondere mittels Rädern, Raupen, Luftkissen, Schienen, Portalen oder dergleichen, verfahrbar ist.
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Eine Überwachungseinrichtung überwacht in einem ersten Betriebsmodus des Manipulators eine erste Sicherheitsfläche. Insbesondere kann die Überwachungseinrichtung ein oder mehrere berührungslose, insbesondere optische, Überwachungsmittel aufweisen, wobei vorzugsweise jedes Überwachungsmittel einen Bereich einer Sicherheitsfläche überwacht, die sich somit aus mehreren (Teil)Bereichen zusammensetzen kann. In einer bevorzugten Ausführung weist ein Überwachungsmittel einen Laserscanner auf, der eine Sicherheitsfläche überwachen kann, indem er diese beispielsweise zyklisch abfährt. Hierzu kann der Laserscanner gleichermaßen einen beweglichen, insbesondere um eine oder mehrer Achsen schwenkbaren, Laserkopf und/oder eine, vorzugsweise um eine oder mehrere Achsen verstellbare, Optik, insbesondere einen oder mehrere schwenkbare Umlenkspiegel, aufweisen. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Überwachungsmittel auch andere Mittel zur Erfassung eines Hindernisses in einer Sicherheitsfläche aufweisen, beispielsweise Lichtschranken, kapazitive oder Ultraschallsensoren, Bildauswertungen oder dergleichen.
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Erfindungsgemäß überwacht diese Überwachungseinrichtung in einem zweiten Betriebsmodus des Manipulators eine von der ersten verschiedene zweite Sicherheitsfläche, die sich – wenigstens bereichsweise – insbesondere in ihrer Orientierung, Kontur und/oder Ausdehnung von der ersten Sicherheitsfläche unterscheiden kann. In einer bevorzugten Ausführung ist eine der Sicherheitsflächen oder ein Teilbereich dieser Sicherheitsfläche, wenigstens im Wesentlichen, horizontal orientiert, während eine andere Sicherheitsfläche oder ein Teilbereich dieser Sicherheitsfläche, wenigstens im Wesentlichen, vertikal orientiert ist.
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Mit einer, wenigstens im Wesentlichen, horizontalen Sicherheitsfläche kann in gewohnter Weise bei einem frei fahrenden oder stehenden mobilen Manipulator ein Hindernis, das sich dem Manipulator nähert, erfasst und entsprechend reagiert werden. Fährt der Manipulator, kann beispielsweise um das Hindernis herumnavigiert werden. Steht der Manipulator frei in seiner Umgebung, kann ein Nothalt ausgeführt werden, um eine Gefährdung des sich nähernden Hindernisses durch den agierenden Manipulator zu vermeiden. Dabei wird deutlich, dass sich die Sicherheitsfläche vorzugsweise horizontal, etwa in Bodennähe, erstreckt, jedoch auch gegen die Horizontale geneigt und/oder gekrümmt sein kann, um beispielsweise die Aktuierung der Überwachungseinrichtung, etwa das Verschwenken eines Laserscanners, zu verbessern.
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Steht der Manipulator hingegen in einer begrenzten Umgebung, die in einer horizontalen Sicherheitsfläche als Hindernis erkannt würde, kann stattdessen erfindungsgemäß eine, wenigstens im Wesentlichen, vertikale Sicherheitsfläche überwacht werden, die in einer bevorzugten Ausführung den mobilen Manipulator teilweise oder vollständig umhüllt. Damit wird nur ein Durchbrechen dieses vertikalen Sicherheitsvorhangs und damit ein unmittelbares Eindringen in den Arbeitsbereich des Manipulators überwacht, während ungefährliche, insbesondere statische Hindernisse, die die Umgebung begrenzten, in der der mobile Manipulator steht, nicht erfasst werden.
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Auch hier wird deutlich, dass sich diese Sicherheitsfläche vorzugsweise vertikal erstreckt, jedoch auch gegen die Vertikale geneigt und/oder gekrümmt sein kann, um beispielsweise die Aktuierung der Überwachungseinrichtung, etwa das Verschwenken eines Laserscanners, zu verbessern. Es wird auch einsichtig, dass eine vertikale Sicherheitsfläche auch bei einem frei stehenden Manipulator genutzt werden kann, wenn vorgesehen ist, dass sich der Manipulator nur innerhalb eines Arbeitsraums bewegt, der durch Überwachungsmittel der Überwachungseinrichtung begrenzt ist. Begrenzen beispielsweise zwei oder mehr Überwachungsmittel, die am Außenrand einer Grundfläche der mobilen Basis angeordnet sind und eine vertikale Sicherheitsfläche überwachen, einen Arbeitsraum, der sich vertikal oberhalb der Grundfläche erstreckt, so kann diese vertikale Sicherheitsfläche zur Sicherung des Manipulators gegen Kollisionen genutzt werden, solange sich sein Werkzeug und seine gegen die Basis beweglichen Glieder innerhalb dieses Arbeitsraumes befinden.
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Dementsprechend können zwei Betriebmodi, denen erfindungsgemäß unterschiedliche Sicherheitsflächen zugeordnet sind, sich insbesondere dadurch unterscheiden, dass die Basis des mobilen Manipulators in dem einen Betriebmodus in einer Umgebung verfährt und in dem anderen Betriebmodus relativ zu der Umgebung steht. Vorzugsweise überwacht die Überwachungseinrichtung in dem Betriebmodus, in dem die Basis des mobilen Manipulators in der Umgebung verfährt, eine Sicherheitsfläche, die ganz oder bereichsweise, wenigstens im Wesentlichen, horizontal orientiert ist, und in dem Betriebmodus, in dem die Basis steht, eine Sicherheitsfläche, die ganz oder bereichsweise, wenigstens im Wesentlichen, vertikal orientiert ist.
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Zusätzlich oder alternativ können zwei Betriebmodi, denen erfindungsgemäß unterschiedliche Sicherheitsflächen zugeordnet sind, sich insbesondere dadurch unterscheiden, dass ein oder mehrere Glieder, insbesondere ein Werkzeug, des Manipulators in einem Betriebmodus innerhalb eines durch Überwachungsmittel der Überwachungseinrichtung begrenzten Arbeitsraums verbleiben, und in dem anderen Betriebmodus aus diesem Arbeitsraum austreten. Vorzugsweise überwacht die Überwachungseinrichtung in dem Betriebmodus, in dem wenigstens ein Glied, insbesondere das Werkzeug, des Manipulators aus diesem Arbeitsraum austritt, eine Sicherheitsfläche, die ganz oder bereichsweise, wenigstens im Wesentlichen, horizontal orientiert ist, und in dem anderen Betriebmodus eine Sicherheitsfläche, die ganz oder bereichsweise, wenigstens im Wesentlichen, vertikal orientiert ist.
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Zusätzlich oder alternativ können zwei Betriebmodi, denen erfindungsgemäß unterschiedliche Sicherheitsflächen zugeordnet sind, sich insbesondere dadurch unterscheiden, dass der mobile Manipulator in einem Betriebmodus frei in einer Umgebung steht oder fährt und in dem anderen Betriebmodus durch die Umgebung beschränkt ist. Vorzugsweise überwacht die Überwachungseinrichtung in dem Betriebmodus, in dem der mobile Manipulator frei in der Umgebung steht bzw. fährt, eine Sicherheitsfläche, die ganz oder bereichsweise, wenigstens im Wesentlichen, horizontal orientiert ist, und in dem anderen Betriebmodus eine Sicherheitsfläche, die ganz oder bereichsweise, wenigstens im Wesentlichen, vertikal orientiert ist. Dabei wird unter einer Beschränkung durch die Umgebung insbesondere eine Situation verstanden, in der sich ein oder mehrere, vorzugsweise stationäre, Umgebungselemente innerhalb einer vorgegebenen Mindestentfernung zu dem Manipulator, insbesondere seiner Basis, befinden. Die Mindestentfernung kann vorzugsweise durch den, insbesondere horizontalen, Aktionsradius des stehenden Manipulators vorgegeben sein.
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Zusätzlich oder alternativ zu einem der vorstehend beschriebenen Wechsel zwischen vertikal und horizontal orientierten Sicherheitsflächen bzw. Sicherheitsflächenbereichen kann vorgesehen sein, dass in einem Betriebsmodus eine Sicherheitsfläche überwacht wird, die ganz oder teilweise wenigstens im Wesentlichen vertikal orientiert ist und einen Arbeitsraum, der sich vorzugsweise vertikal oberhalb einer Grundfläche der mobilen Basis erstreckt, im Wesentlichen vollständig vertikal umschließt, während in einem anderen Betriebsmodus eine Sicherheitsfläche überwacht wird, die zwar ebenfalls ganz oder teilweise wenigstens im Wesentlichen vertikal orientiert ist, den Arbeitsraum jedoch nicht vollständig vertikal umschließt, sondern eine oder mehrere Aussparungen aufweist und sich somit zusätzlich oder alternativ zu ihrer Orientierung in ihrer Kontur bzw. Ausdehnung unterscheidet. Insbesondere können zwei Betriebmodi, denen erfindungsgemäß solche unterschiedliche Sicherheitsflächen zugeordnet sind, sich dadurch unterscheiden, dass ein oder mehrere Glieder, insbesondere ein Werkzeug, des Manipulators in einem Betriebmodus innerhalb eines durch Überwachungsmittel der Überwachungseinrichtung begrenzten Arbeitsraums verbleiben, und in dem anderen Betriebmodus aus diesem Arbeitsraum austreten. Vorzugsweise überwacht die Überwachungseinrichtung dann in dem Betriebmodus, in dem wenigstens ein Glied, insbesondere das Werkzeug, des Manipulators aus diesem Arbeitsraum austritt, eine Sicherheitsfläche, die den Arbeitsraum vertikal nicht vollständig umschließt, und in dem anderen Betriebmodus eine Sicherheitsfläche, die den Arbeitsraum im Wesentlichen vollständig vertikal umschließt. Dies gestattet ein planmäßiges Austreten des Manipulatorgliedes aus dem Arbeitsraum durch eine Aussparung in der Sicherheitsfläche. Eine Aussparung kann dabei randoffen oder geschlossen sein. Sie kann insbesondere dadurch realisiert sein, dass ein Überwachungsmittel den Aussparungsbereich nicht überwacht und/oder ein Objekt innerhalb der Aussparung nicht als Verletzung der Sicherheitsfläche registriert bzw. bewertet, sondern ignoriert wird.
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Die Auswahl der Sicherheitsfläche kann gleichermaßen kumulativ, alternativ, disjunktiv oder in sonstiger logischer Weise verknüpft sein. Beispielsweise kann eine Sicherheitsfläche überwacht werden, die ganz oder bereichsweise, wenigstens im Wesentlichen, vertikal orientiert ist, falls der mobile Manipulator steht und durch die Umgebung beschränkt ist. Gleichermaßen kann eine Sicherheitsfläche überwacht werden, die ganz oder bereichsweise, wenigstens im Wesentlichen, horizontal orientiert ist, falls der mobile Manipulator fährt, in einer freien Umgebung steht und/oder wenigstens ein Glieder des Manipulators aus dem durch Überwachungsmittel der Überwachungseinrichtung begrenzten Arbeitsraum austritt. Insofern können verschiedene der vorstehend erläuterten Betriebsmodi kaskadiert sein, indem innerhalb eines Betriebsmodus, etwa „stehend” oder „fahrend”, in weitere Betriebsmodi, zum Beispiel „innerhalb des Arbeitsraumes” oder „außerhalb des Arbeitsraumes” differenziert wird.
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Allgemein kann daher vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung in einem dritten Betriebsmodus des Manipulators die erste Sicherheitsfläche, die zweite Sicherheitsfläche oder eine von der ersten und zweiten Sicherheitsfläche verschiedene dritte Sicherheitsfläche überwacht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird wahlweise ein Umlenkmittel, insbesondere ein Spiegel, vor wenigstens einem Überwachungsmittel, insbesondere einen Laserscanner, angeordnet, um unterschiedliche Sicherheitsflächen zu überwachen. Solcherart kann in einfacher, mechanischer Weise zwischen verschiedenen Sicherheitsflächen umgeschaltet werden, indem das Umlenkmittel vor dem Überwachungsmittel angeordnet oder entfernt, insbesondere weggeschwenkt, wird. Das Umlenkmittel kann beispielsweise elektromotorisch, elektromagnetisch, hydraulisch und/oder pneumatischverstellt werden, wobei in einer bevorzugten Ausführung eine ausgezeichnete Stellung vorgesehen, ist, in die das Umlenkmittel bei Wegfall einer Energiezufuhr überführt wird bzw. verharrt. Beispielsweise kann ein Spiegel durch ein Federmittel in eine von einem Überwachungsmittel weggeschwenkte Stellung vorgespannt und aktiv, beispielsweise durch einen Stellmotor oder -magneten, in eine vor das Überwachungsmittel geschwenkte Stellung überführt werden, so dass es bei Ausfall des Stellmotors bzw. -magneten stets die weggeschwenkte Stellung einnimmt. Gleichermaßen ist es auch möglich, das Umlenkmittel selber umzuorientieren, beispielsweise einen Laserkopf und/oder eine Laseroptik eines Laserscanners entsprechend zu verstellen.
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Bevorzugt ist ein Umlenkmittel derart gestaltet, dass die von dem Überwachungsmittel überwachte Sicherheitsfläche durch das Umlenkmittel in eine andere Sicherheitsfläche transformiert, insbesondere gefaltet wird. So kann beispielsweise ein entsprechend geformter, insbesondere dreidimensionaler Umlenkspiegel eine horizontale Sicherheitsfläche in eine vertikale Sicherheitsfläche falten, wenn er vor einem Laserscanner angeordnet wird, der horizontale Strahlen aussendet. Insbesondere kann durch ein Umlenkmittel ein Übergangsbereich, vorzugsweise eine vertikale Kante, in der vertikalen Sicherheitsfläche erzeugt werden, in der zwei vertikale Sicherheitsflächenbereiche, die einen Winkel miteinander einschließen, ineinander übergehen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung wird das Überwachungsmittel entsprechend angesteuert, um bei Umlenkung durch das Umlenkmittel andere Konturen zu überwachen. Wird beispielsweise eine horizontale Sicherheitsfläche mit kreis(segment)förmigem Außenrand durch einen Umlenkspiegel in eine vertikale Sicherheitsfläche gefaltet, würde der kreis(segment)förmige Außenrand in einen komplex gekrümmten vertikalen Außenrand gefaltet. Indem das Überwachungsmittel entsprechend einer Abwicklung bzw. Rückfaltung des gewünschten, zum Beispiel im Wesentlichen linearen, vertikalen Außenrand angesteuert wird, kann ein solcher gewünschter vertikalen Außenrand erzeugt werden. Allgemein kann der Rand einer vom Überwachungsmittel überwachten Sicherheitsfläche durch Rücktransformation bzw. Abbildung des gewünschten Randes durch das Umlenkmittel auf die Sicherheitsfläche vorgegeben werden, die das Überwachungsmittel ohne vorgeschaltetes Umlenkmittel überwachen würde.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist ein Betriebsmodus des Manipulators in Abhängigkeit von einem überwachten Sicherheitsfeld ausführbar. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Fahren der mobilen Basis nur möglich ist, wenn eine, wenigstens im Wesentlichen, horizontale Sicherheitsfläche in Fahrtrichtung vor der Basis durch die Überwachungseinrichtung überwacht wird. Vorzugsweise wird die Stellung eines Umlenkmittels in sicherer Technik überwacht, um sicherzustellen, dass die mobile Basis nur verfährt, wenn eine, wenigstens im Wesentlichen, horizontale Sicherheitsfläche überwacht wird.
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Falls ein Objekt in einer Sicherheitsfläche erfasst wird, können, insbesondere je nach Betriebsmodus und/oder überachter Sicherheitsfläche, verschiedene Reaktionen des Manipulators ausgeführt werden. So kann beispielsweise der Manipulator um ein Hindernis navigiert werden bzw. einem Hindernis ausweichen, in eine sichere Position fahren, einen Nothalt ausführen, ein, insbesondere optisches und/oder akustisches Warnsignal ausgeben, oder dergleichen. Gleichermaßen ist es auch möglich, unabhängig von dem Betriebsmodus immer dieselbe Reaktion auszuführen, beispielsweise stets einen Nothalt.
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Wie einleitend erläutert, kann eine Sicherheitsfläche sich aus mehreren Bereichen zusammensetzen, wobei vorzugsweise jeder Bereich durch ein Überwachungsmittel überwacht wird. In einer bevorzugten Ausführung werden die Überwachungsmittel und/oder Umlenkmittel in einem Betriebsmodus unterschiedlich angesteuert. So kann beispielsweise ein erstes Überwachungsmittel, vorzugsweise durch Vorschalten eines Umlenkmittels, einen vertikalen Teilbereich überwachen, während ein zweites Überwachungsmittel, vorzugsweise durch Entfernen eines Umlenkmittels, einen horizontalen Teilbereich überwacht. Die insgesamt von der Überwachungseinrichtung mit den beiden Überwachungsmitteln überwachte Sicherheitsfläche ist dann bereichsweise vertikal, bereichsweise horizontal orientiert. Durch Umschalten eines der beiden Überwachungs- bzw. Umlenkmittel kann die Sicherheitsfläche vollständig horizontal bzw. vollständig vertikal orientiert werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
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1A: einen mobilen Roboter nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung von der Seite in einem ersten Betriebsmodus;
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1B: den Roboter nach 1A von oben;
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2A: den Roboter nach 1 in einem zweiten Betriebsmodus in 1A entsprechender Darstellung;
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2B: den Roboter nach 2A von oben;
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3A: den Roboter nach 1 in einem dritten Betriebsmodus in 1A entsprechender Darstellung; und
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3B: den Roboter nach 3A von oben.
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1A zeigt einen mobilen Roboter nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung von der Seite in einem ersten Betriebsmodus, 1B von oben. Der mobile Roboter weist beispielhaft einen mehrachsigen Knickarm 1 auf, der auf einer mobilen Basis 2 befestigt ist, die mittels Rädern in der Umgebung verfahren kann.
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Die Basis 2 definiert eine in 1A erkennbare rechteckige Grundfläche. An zwei einander diametral gegenüberliegenden Ecken sind in Bodennähe Überwachungsmittel in Form von Laserscannern 3 angeordnet, die die Grundfläche begrenzen. Jeder dieser beiden Laserscanner überwacht in dem in 1 dargestellten ersten Betriebsmodus eine horizontale Kreissegmentfläche A bzw. B, deren Rand durch den horizontalen Schwenk- und Erfassungsbereich der Scanner 3 vorgegeben ist. Zur Überwachung verschwenken die Laserscanner 3 ihre Strahlen horizontal, indem die Laserköpfe und/oder eine Optik entsprechend verschwenkt werden.
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Verfährt die mobile Basis, so befindet sich der mobile Roboter in dem in
1 angedeuteten ersten Betriebsmodus. Die beiden Laserscanner
3 überwachen die beiden horizontalen Sicherheitsflächenbereiche A, B, die gemeinsam die überwachte horizontale Sicherheitsfläche A
B bilden. Wird in dieser Sicherheitsfläche ein nicht vorgesehenes Hindernis erkannt, erfolgt eine entsprechende Reaktion. Beispielsweise versucht der Roboter bei ausreichendem Abstand, um das Hindernis herum zu navigieren. Hierzu kann die Basis
2 gegebenenfalls auch angehalten werden oder rückwärts vom Hindernis weg fahren. Zusätzlich oder alternativ kann eine Bewegung des Knickarmes
1 relativ zur Basis
2 entsprechend beschränkt oder gesperrt werden. Reichen diese Maßnahmen nicht aus, um eine Kollision des Armes
1 bzw. der Basis
2 mit dem Hindernis zu verhindern, wird ein Nothalt ausgeführt, um den mobilen Roboter, i. e. Arm
1 und Basis
2 sicher stillzusetzen.
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Wenn die Basis 2 in der Umgebung frei steht, d. h. keine Umgebungsbestandteile in den Kreissegmentflächen A, B liegen, befindet sich der Roboter in einem modifizierten ersten Betriebsmodus. Wird nun in der weiterhin horizontalen Sicherheitsfläche ein nicht vorgesehenes Hindernis erkannt, resultiert dies daraus, dass sich das Hindernis auf den stehenden Roboter zu bewegt. Entsprechend ist hier nur ein eine Beschränkung oder Sperrung der Bewegung des Knickarmes 1 relativ zur Basis 2 als Reaktion vorgesehen. In einer Abwandlung kann auch hier ein Ausweichen durch ein Verfahren der mobilen Basis 2 vorgesehen sein.
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2 zeigen die mobilen Roboter in 1 entsprechender Darstellung in einem zweiten Betriebsmodus. Der Roboter befindet sich in diesem zweiten Betriebsmodus, wenn vorgesehen ist, dass seine mobile Basis 2 in der Umgebung steht und sein Knickarm 1 den Arbeitsraum, der sich vertikal oberhalb der Grundfläche erstreckt, nicht verlässt, wenn also gemäß eines Arbeitsprogramms oder, insbesondere bei einem autonomen Roboter, gemäß einer Arbeitsaufgabe vorgesehen ist, dass der Knickarm 1 nur über der Grundfläche der mobilen Basis 2 operiert. Der zweite Betriebsmodus kann auch anstelle des vorstehend mit Bezug auf 1 erläuterten modifizierten ersten Betriebsmodus gewählt werden, insbesondere, wenn der mobile Roboter nicht frei, sondern in einer engen Umgebung steht.
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In dem zweiten Betriebsmodus sind Spiegel
4 mittels einer Schwenkvorrichtung
5 vor die Laserscanner
3 geschwenkt. Dadurch werden die von den Laserscannern
3 horizontal ausgesandten Strahlen vertikal umgelenkt und überstreichen nun bei einer horizontalen Verschwenkung der Laserscanner
3 je zwei vertikale Teilbereiche A' bzw. B', die in einer Kante (links (oben) bzw. rechts (unten) in
2A(
2B)) ineinander übergehen und so gemeinsam die Grundfläche vertikal nach oben einhüllen. Der äußere, insbesondere obere Rand dieser vertikalen Sicherheitsfläche A'
B' kann dadurch vorgegeben werden, dass die Laserscanner, insbesondere ihr Schwenk- und Erfassungsbereich, entsprechend geändert wird, und/oder, dass die Spiegel
3 entsprechend geformt sind. Allgemein kann die Transformation der Sicherheitsfläche A
B (vgl.
1) in A'
B' (vgl.
2) zum Beispiel dadurch realisiert werden, dass zunächst die Spiegel
3 so gestaltet werden, dass sie die horizontalen Flächen A, B in vertikale Flächen A', B' mit je einer Kante falten, und anschließend die Steuerung der Laserscanner
3, insbesondere die Kontur ihres Erfassungsbereichs, entsprechend angepasst wird. Für diese Anpassung kann beispielsweise die gewünschte Kontur (im Ausführungsbeispiel der
2 im Wesentlichen lineare Grenzen) rechnerisch entsprechend der Abbildungsgesetze der Spiegel
4 auf die Horizontale abgebildet werden, und die Laserscanner
3, die als solche nur die Horizontale überwachen, derart angesteuert werden, dass sie in der Horizontalen Sicherheitsflächen mit diesen abgebildeten Grenzen überwachen.
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Man erkennt in der Zusammenschau der
1,
2 gut, dass beide Orientierungen in einem weiteren Betriebsmodus auch gemischt werden können. Ist beispielsweise vorgesehen, dass die mobile Basis sich in
1B,
2B nur diagonal nach links oben bewegen kann, wobei der Knickarm
1 sich relativ zur Basis
2 stets nur in diese Richtung – gegebenenfalls auch über die Grundfläche hinaus – ausstrecken darf, kann vorgesehen sein, dass nur der in
1,
2 rechte Spiegel
4 vor den in
1,
2 rechten Laserscanner
3 geschwenkt wird, so dass sich die in diesem Betriebsmodus überwachte Sicherheitsfläche aus dem in
1 gezeigten Bereich B und dem in
2 gezeigten Bereich A' zusammensetzt. Auf diese Weise kann der Roboter sicher in Fahrtrichtung navigieren. Gleichzeitig ist es möglich, ungefährdet nahe an der in
1B,
2B rechten unteren Ecke vorbeizugehen, ohne eine Überwachungsreaktion auszulösen, da die überwachte Sicherheitsfläche A'
B in diesem Bereich vertikal entlang der Grundfläche der mobilen Basis orientiert ist.
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3 zeigen die mobilen Roboter in
1,
2 entsprechender Darstellung in einem dritten Betriebsmodus. Der Roboter befindet sich in diesem dritten Betriebsmodus, wenn vorgesehen ist, dass seine mobile Basis
2 in der Umgebung steht und sein Knickarm
1 den Arbeitsraum, der sich vertikal oberhalb der Grundfläche erstreckt, auf der in
3 rechten Seite verlässt, um beispielsweise Werkstücke von der Basis in der Umgebung abzulegen, Werkstücke aus der Umgebung aufzunehmen, oder auf andere Weise die Umgebung zu kontaktieren. Grundsätzlich entspricht der dritte dem zweiten Betriebsmodus, wobei jedoch die Sicherheitsfläche A''
B' derart modifiziert ist, dass sich auf der in
3 rechten Seite der Grundfläche kein vertikaler oder horizontaler Sicherheitsflächenbereich erstreckt. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechend geänderte Ansteuerung des in
3 rechten Laserscanners
3 und/oder einen entsprechend geformten Spiegel realisiert sein. Insbesondere kann die in
3 rechte Schwenkvorrichtung
5 den Spiegel
4 in zwei Stufen vor den Laserscanner
3 schwenken, wobei in einer ersten Stufe ein Bereich des Spiegels
4 vor dem Laserscanner
3 angeordnet ist, der dessen horizontalen Sicherheitsflächenbereich A in die vertikalen Sicherheitsflächenbereiche A' transformiert, während in der zweiten Stufe ein Bereich des Spiegels
4 vor dem Laserscanner
3 angeordnet ist, der dessen horizontalen Sicherheitsflächenbereich A in den vertikalen Sicherheitsflächenbereich A'' transformiert. Dies kann alternativ auch dadurch realisiert sein, dass im dritten Betriebsmodus Objekte in der in
2B rechten Flanke der Sicherheitsfläche A' nicht registriert bzw. ignoriert werden.
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Der Betriebsmodus, der die zu überwachende Sicherheitsfläche bestimmt, kann beispielsweise in Form verknüpfter oder kaskadierter Abfragen ausgewählt werden. So kann beispielsweise vorrangig der erste Betriebsmodus stets dann vorliegen, wenn der Roboter fährt. Der zweite Betriebsmodus kann zum Beispiel nachrangig dann vorliegen, wenn die Basis 2 steht und der Arm 1 sich gemäß auszuführendem Arbeitsprogramm nicht über den Arbeitsraum hinausbewegt, der sich vertikal oberhalb der Grundfläche der mobilen Basis 2 erstreckt und so durch die Laserscanner 3 begrenzt ist.
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Umgekehrt kann die Ausführung eines Betriebsmodus, vorzugsweise in sicherer Technik, voraussetzen, dass eine entsprechende Sicherheitsfläche überwacht wird. So kann beispielsweise in sicherer Technik überwacht werden, dass die Spiegel 4 von den Laserscannern 3 weggeschwenkt sind, diese also ungehindert eine horizontale Sicherheitsfläche überwachen, bevor ein Verfahren der mobilen Basis 2, i.e. der erste Betriebsmodus, zugelassen wird.
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Dies kann in einer bevorzugten Ausführung dadurch realisiert sein, dass jeweils wenigstens ein, vorzugsweise kleiner, Bereich der Spiegel 4 nicht verspiegelt ist. Im zweiten und dritten Betriebsmodus ist dieser Bereich nicht Teil der Sicherheitsfläche, indem beispielsweise der Laserscanner 3 diesen unverspiegelten Bereich nicht überstreicht oder dieser Bereich bei der Erfassung ignoriert wird.
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Soll nun im ersten Betriebsmodus verfahren werden, solange ein Spiegel 4 noch heruntergeklappt ist, würde im ersten Betriebsmodus auch der oben erläuterte unverspiegelte Bereich dieses Spiegels durch den Laserscanner 3 abgetastet und als (sehr nahes) Hindernis erfasst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Knickarm
- 2
- mobile Basis
- 3
- Laserscanner (Überwachungsmittel einer Überwachungseinrichtung)
- 4
- Spiegel (Umlenkmittel)
- 5
- Schwenkmechanismus
- A, ..., A'', B, B'
- Sicherheitsflächenbereich