Sicherheitseinrichtung und Sicherheitsverfahren

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung und ein Sicherheitsverfahren für Werker im Arbeitsbereich von automatischen Maschinen, insbesondere Industrierobotern, mit den Merkmalen im Oberbegriff der Verfahrens- und Vorrichtungshauptansprüche .

Eine solche Sicherheitstechnik ist aus der DE 102 16 023 AI bekannt. Sie dient der kontrollierten Interaktion von Werker und Roboter. Hierbei wird die Bewegungsdynamik des Roboters beeinflusst und gezielt auf die detektierten Bewegungen des Werkers abgestimmt oder abgeschaltet.

Aus der Praxis ist es ferner bekannt, den Arbeitsraum eines Roboters optisch zu überwachen, z.B. durch ein Kamerasystem, um etwaige Kollisionsgefahren zwischen dem Roboter und einem Werker oder einem anderen Hindernis zu detektieren und den Roboter rechtzeitig abzuschalten.

Ferner ist es bekannt für eine Mensch-Roboter-Kooperation oder -Kolaboration (abgekürzt MRK) einen taktilen Roboter einzuset zen .

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die

Sicherheitstechnik für einen Werker weiter zu verbessern.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen in den Verfahrens- und Vorrichtungshauptansprüchen.

Die beanspruchte Sicherheitstechnik, insbesondere die Sicherheitseinrichtung und das Sicherheitsverfahren, bieten einem Werker eine erhöhte Sicherheit. Die

Sicherheitstechnik setzt vornehmlich am Werker an, der mittels einer mobilen und vom Werker zu tragenden

Erfassungseinrichtung lokalisiert werden kann. Die erfassten Daten können von einer Auswerte- und

Steuereinrichtung verarbeitet werden, wobei auch die über eine Schnittstelle eingegebenen Daten über den aktuellen Gefahrenbereich eines Industrieroboters oder einer anderer bewegten automatischen Maschine einbezogen werden. Diese Daten über den aktuellen Gefahrenbereich können mittels einer zur Sicherheitseinrichtung gehörenden

Detektionseinrichtung aufgenommen und bereit gestellt werden. Sie können alternativ auch anderweitig detektiert und zugeführt werden.

Die Sicherheitstechnik erlaubt es, aus den vom Werker erfassten Daten und den vom Industrieroboter oder

dergleichen detektierten Gefahrendaten eine bestehende oder drohende Kollisionsgefahr zu ermitteln und hieraus gegebenenfalls weitere Aktionen abzuleiten, z.B. die

Ausgabe eines Signals, ein Nothalt des Roboters oder dergleichen . Die Erfassungseinrichtung kann modular ausgebildet sein, wobei die räumlichen Positionen und gegebenenfalls die Bewegungen einzelner relevanter Körperteile des Werkers gezielt erfasst und zur Kollisions- und Gefahrenanalyse herangezogen werden können. Insbesondere kann aus diesen körperspezifischen Daten ein Personen-Sicherheits-Skelett erstellt und für die Kollisions- und Gefahrenanalyse herangezogen werden. In diesem aus den Erfassungsdaten aufbereiteten virtuellen Skelett sind einerseits die relevanten Körperteile, insbesondere die Gliedmaßen, simuliert und auch in ihrer eventuellen Bewegung durch einen dreidimensionalen Vektor charakterisiert. Zudem können die Skelettteile, insbesondere die Gliedmaßen, von einem Hüllbereich mit einem Sicherheitsabstand umgeben sein, der ebenfalls virtuell ist und der in einem

Rechenmodell auf eine eventuelle Kollision mit einem

Roboter oder dergleichen überprüft wird. Der Roboter oder dergleichen kann durch ein Maschinen-Sicherheits-Skelett entsprechender Art und gegebenenfalls auch mit ein oder mehreren Bewegungsvektoren und ein oder mehreren

Hüllbereichen, symbolisiert sein. Durch die Hüllbereiche können Kollisionen rechtzeitig und unter Einbeziehung der erforderlichen Reaktionszeiten bzw.

Verarbeitungsverzögerungen erfasst werden. Außerdem ist die Generierung eines Vorwarnbereichs durch gezielte

Ausdehnung von einer oder mehreren Hüllbereichen in

Bewegungsrichtung möglich.

Mit der Sicherheit seinrichtung kann permanent die

räumliche Position und eine eventuelle Bewegung des

Werkers erfasst und auf Kollisionen oder auf

Kollisionsgefahren überwacht werden. Dies ist für alle Arten von Werkern und deren Tätigkeiten von Vorteil.

Besondere Vorteile bestehen bei einem Prozessbeobachter.

Die Signalisierung von Kollisionen oder Kollisionsgefahren kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Von besonderem Vorteil ist eine direkte Rückmeldung an den Werker, was auf unterschiedliche Weise erfolgen kann. Insbesondere ist dabei eine körperspezifische Rückmeldung möglich, die dem Werker auch das betroffene Körperteil signalisiert.

Hierfür ist der modulare Aufbau der Erfassungseinrichtung und die Zuordnung der Erfassungsmodule zu mehreren

relevanten Körperteilen, insbesondere Gliedmaßen, von Vorteil. Eine Rückmeldung kann insbesondere durch eine Vibration des Erfassungsmoduls erfolgen, was in Anbetracht des Arbeitsumfelds für den Werker besonders sicher und eindeutig bemerkbar ist. Er weiß dabei auch sofort und intuitiv, welches Körperteil betroffen ist.

Die Anordnung der Erfassungsmodule am Körper des Werkers kann mit einer geeigneten Trageeinrichtung erfolgen, die in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein kann, z.B. als Gurtsystem, als Weste oder dergleichen. Besondere Vorteile bietet ein Sicherheitsanzug, insbesondere ein Overall, der auch sonstige Sicherheitsanforderungen erfüllt und der insbesondere an spezifischen Körperstellen Aufnahmen für ein Erfassungsmodul haben kann. Er erleichtert auch die Unterbringung einer geeigneten Energieversorgung nebst Leitungsnetzwerk.

Der Sicherheitsanzug, insbesondere Overall, hat

eigenständige erfinderische Bedeutung. Der

Sicherheitsanzug weist eine oder mehrere bevorzugt

taschenartige Aufnahmen für oder mit einer

Erfassungseinrichtung zur Lokalisierung des Werkers auf. Der Sicherheitsanzug hat insbesondere mehrere im Bereich der Körpergliedmaßen angeordnete Aufnahmen für jeweils ein Erfassungsmodul und ggf. eine Aufnahme für eine

Energieversorgung. Die Aufnahmen können offen oder verschlossen sein, insbesondere können die

Erfassungsmodule in vorbereitete taschenförmige Aufnahmen eingenäht sein. in den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte

Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:

Figur 1: eine Arbeitsvorrichtung mit einem Roboter, einem

Werker und einer Sicherheitseinrichtung,

Figur 2: eine schematische Darstellung der

Sicherheitseinrichtung und ihrer

Erfassungseinrichtung mit Körperbezug,

Figur 3: eine schematische Darstellung eines Personen- Sicherheits-Skeletts und Figur 4: eine schematische Darstellung einer Auswerte- und Steuereinrichtung.

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung (4) und ein Sicherheitsverfahren für einen Werker (3) im

Arbeitsbereich von bewegten automatischen Maschinen (2), insbesondere Industrierobotern. Die Erfindung betrifft ferner eine mit einer solchen Sicherheitseinrichtung (4) ausgerichtete Arbeitsvorrichtung (1), z.B. eine

Roboterstation.

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine solche Arbeitsvorrichtung (1) in Form einer Roboterstation. Die bewegte automatische Maschine ist hier als

Industrieroboter (2) ausgebildet, der mehrere angetriebene und mehrere beweglich, insbesondere gelenkig, miteinander verbundene Glieder aufweist und der mit einer

Robotersteuerung (28) verbunden ist. Der Industrieroboter (2) kann eine beliebige Zahl und

Kombination von rotatorischen und/oder translatorischen Roboterachsen haben. Er kann gemäß Figur 1 z.B. als Gelenk- bzw. Knickarmroboter mit fünf oder mehr

Roboterachsen ausgebildet sein. Der Industrieroboter (2) kann positionsgesteuerte bzw. -geregelte Roboterachsen haben. Er kann alternativ als taktiler und für MRK

geeigneter Industrieroboter mit nachgiebigen

kraftgesteuerten bzw. -geregelten Roboterachsen

ausgebildet sein. Auch eine kombinierte Positions- und Kraftsteuerung bzw. -regelung der Roboterachsen ist möglich .

An seinem Abtriebsglied, z.B. einer mehrachsigen

Roboterhand, trägt der Industrieroboter (2) ein

Roboterwerkzeug (27), mit dem ein Werkstück (29) auf einer Auflage oder dergleichen bearbeitet wird. Der

Industrieroboter (2) hat einen Arbeitsbereich, in dem

Kollisionen mit einem in Figur 1 dargestellten Werker (3) auftreten können. Der Werker (3) ist z.B. ein

Prozessbeobachter, der lediglich den vom Roboter (2) ausgeführten Arbeit sprozess beobachtet. Er kann

gegebenenfalls auch flankierende Prozesstätigkeiten, wie ein Zuführen oder Prüfen von Werkstücken (29) oder

dergleichen ausführen.

In der Arbeitsvorrichtung (1) können auch mehrere

Industrieroboter (2) angeordnet sein. Die

Arbeitsvorrichtung (1) kann von einer Schutzvorrichtung (30) umgeben sein, die z.B. als Zaun ausgebildet ist und eine Zugangsöffnung für den Werker (3) aufweist. in den Ausführungsbeispielen ist ein Industrieroboter (2) dargestellt und beschrieben. Alternativ oder zusätzlich kann eine andere bewegte automatische Maschine mit einem evtl. kollisionsgefährdeten Arbeitsbereich, z.B. eine Ladevorrichtung, eine den Prozess unterstützende

Hilfsvorrichtung, eine Transportvorrichtung, eine

Bearbeitungsmaschine oder dgl . vorhanden sein. Die

Bewegungen und Positionen einer solchen bewegten automatischen Maschine können in geeigneter Weise, z.B. optisch, detektiert werden. Die Beschreibungen und

Erläuterungen zum Industrieroboter (2) gelten entsprechend auch für andere bewegte Maschinen.

Die Sicherheitseinrichtung (4) weist eine mobile

Erfassungseinrichtung (5) auf, die vom Werker (3) getragen wird und die zur Lokalisierung des Werkers (3) dient. Der Werker (3) kann die Erfassungseinrichtung (5) insbesondere direkt an seinem Körper tragen, wobei er die Hände frei hat für andere Tätigkeiten. Unter dem Begriff eines

Tragens wird jegliche Art von Mitführung und Zuordnung der Erfassungseinrichtung zum Werker (3) und seinem Körper verstanden .

Die Sicherheitseinrichtung (4) weist ferner eine Auswerte- und Steuereinrichtung (6) auf, die mit der

Erfassungseinrichtung (5) in einer

Kommunikationsverbindung (7) steht. Dies ist bevorzugt eine drahtlose Kommunikationsverbindung (7), insbesondere eine Funkverbindung. Die Erfassungseinrichtung (5) und die Auswerte- und Steuereinrichtung (6) haben hierfür

entsprechende Kommunikationseinheiten (11,18). Die

Kommunikationsverbindung (7) kann unidirektional oder bidirektional sein. Insbesondere werden von der

Erfassungseinrichtung (5) die Lokalisierungsdaten an die Auswerte- und Steuereinrichtung (6) übermittelt.

Die Auswerte- und Steuereinrichtung (6) kann stationär angeordnet sein. Sie befindet sich innerhalb des

Kommunikationsbereichs .

Die Sicherheitseinrichtung (4) weist ferner eine

Schnittstelle (8) auf, mittels der Daten über den

aktuellen Gefahrenbereich des Industrieroboters (2) und/oder einer anderen bewegten Maschine aufgenommen und in der Auswerte- und Steuereinrichtung (6) verarbeitet werden können. Diese Daten können von einer

Detektionseinrichtung (20) stammen, die gegebenenfalls Bestandteil der Sicherheitseinrichtung (4) sein kann oder die auch der Arbeitsvorrichtung (1) zugeordnet sein kann. Eine andere Eingabemöglichkeit besteht über eine

Datenverbindung mit der Robotersteuerung (28) und/oder einer anderen Maschinensteuerung. Über die Erfassung der Daten über den aktuellen Gefahrenbereich wird nachstehend noch näher eingegangen. Die Schnittstelle (8) kann an die Auswerte- und Steuereinrichtung (6) angeschlossen oder in diese integriert sein.

Die Auswerte- und Steuereinrichtung (6) kann die Daten der Erfassungseinrichtung (5) und die vorerwähnten Daten über den aktuellen Gefahrenbereich des Industrieroboters (2) vergleichen und hieraus eine bestehende oder drohende Kollision von Werker (3) und Industrieroboter (2)

detektieren. Bevorzugt geht es um die vorbeugende

Detektion von drohenden Kollisionen.

Auf Grund des Detektionsergebnisses können weitere

Reaktionen oder Prozesse ausgelöst werden. Insbesondere kann die Auswerte- und Steuereinrichtung (6) ein

Warnsignal ausgeben. Sie kann hierfür z.B. mit einer

Anzeige (19), z.B. einem in Figur 1 dargestelltem Monitor, verbunden sein. Sie kann andererseits auch über die

Schnittstelle (8) und die Verbindung mit der

Robotersteuerung (28) einen Nothalt des Roboters (2) auslösen. Alternativ oder zusätzlich kann sie auch ein Warnsignal an den Werker (3) übermitteln. Die Warnsignale können jeweils körperspezifisch sein und dem Werker das kollisionsgefährdete Körperteil signalisieren. Hierauf wird nachfolgend näher eingegangen. Die Sicherheitseinrichtung (4) erfasst die räumliche

Position und eine eventuelle Bewegung des Werkers (3) und kommuniziert dies an die Auswerte- und Steuereinrichtung (6) . Diese wertet die Daten zur erwähnten Gefahrenanalyse aus. Die Positions- und Bewegungserfassung kann

körperspezifisch und an mehreren Körperstellen des Werkers (3) erfolgen. Insbesondere können dabei besonders

kollisionsträchtige Körperteile, insbesondere die

Gliedmaßen (Arme und Beine) erfasst werden.

Die Sicherheitseinrichtung (4) weist ferner eine

Referenzeinrichtung (17) für die Referenzierung der

Erfassungseinrichtung (5) auf. Hierüber kann einerseits eine Erkennung der Anwesenheit eines Werkers (3) und einer Erfassungseinrichtung (5) und eine entsprechende

Initialisierung der Auswerte- und Steuereinrichtung (6) veranlasst werden. Andererseits kann hierüber auch die Erfassungseinrichtung (5) referenziert werden.

Die Erfassungseinrichtung (5) weist vorzugsweise ein oder mehrere mobile Erfassungsmodule (9) auf. Diese können einem oder mehreren relevanten Körperteilen des Werkers (3) , insbesondere den vorerwähnten Gliedmaßen, zugeordnet sein. Sie nehmen die räumliche Position und eventuelle Bewegungen des betreffenden Körperteils auf.

Wie Figur 1 und 2 verdeutlichen, hat die

Erfassungseinrichtung (5) neun mobile Erfassungsmodule

(9), die den beiden Unter- und Oberarmen sowie den beiden Unter- und Oberschenkeln und dem Torso des Werkers (3) zugeordnet sind. Eine oder mehrere weitere mobile

Erfassungsmodule (9) können auch anderen Körperteilen, z.B. den Händen, dem Kopf oder dergleichen zugeordnet sein. In einer Abwandlung von Figur 1 und 2 können nur acht Erfassungsmodule (9) vorhanden sein, wobei auf eine Modulzuordnung zum Torso oder einem anderen Körperteil verzichtet wird. Ferner ist es möglich, jedem Arm und Bein jeweils nur ein mobiles Erfassungsmodul (9) an geeigneter Stelle zuzuordnen. Ein oder mehrere weitere mobile

Erfassungsmodule (9) können am Torso und/oder an anderen Körperstellen angeordnet sein. Daneben gibt es weitere beliebige Mischformen.

Die Erfassungsmodule (9) werden bevorzugt am Körper getragen. Hierfür ist eine geeignete Trageinrichtung (16) vorgesehen, die an den Körper angepasst sein kann und die eine gezielte Zuordnung der Erfassungsmodule (9) zu den jeweils gewünschten Körperteilen ermöglicht. Die

Erfassungsmodule (9) können einzeln am Körper mit Bändern oder dgl . befestigt und getragen werden. Bevorzugt ist die Trageinrichtung (16) für eine gruppenweise oder insgesamte Unterbringung der Erfassungsmodule (9) ausgebildet.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Trageinrichtung (16) als Sicherheitsanzug, insbesondere als Overall, ausgebildet. Der Sicherheitsanzug (16), insbesondere

Overall, hat eigenständige erfinderische Bedeutung.

Die Trageinrichtung (16), insbesondere der

Sicherheitsanzug, kann für jedes Erfassungsmodul (9) eine Aufnahme aufweisen, z.B. eine Anzugtasche, welche die gewünschte Körperteilzuordnung ermöglicht und ein

störungsfreies Mitnehmen des Erfassungsmoduls (9) erlaubt. Die Aufnahmen können offen oder verschlossen sein,

insbesondere können die Erfassungsmodule (9) in

vorbereitete taschenförmige Aufnahmen eingenäht sein.

Die Erfassungsmodule (9) können jeweils eine eigene und mitgeführte Energieversorgung, insbesondere eine Batterie, aufweisen. Im gezeigten und bevorzugten

Ausführungsbeispiel ist eine separate Energieversorgung (13) vorgesehen, die z.B. als Batterie mit höherer

Kapazität ausgebildet ist und die mit den verschiedenen

Erfassungsmodulen (9) über Leitungen (14) verbunden ist.

Diese Verbindung kann lösbar sein, wobei z.B. Druckknöpfe (15) an den Leitungsenden und den Erfassungsmodulen (9) sowie an der Energieversorgung (13) angeordnet sind. Die Erfassungsmodule (9) weisen jeweils eine uni- oder bidirektionale Kommunikationseinheit (11), insbesondere eine Funkeinheit, für die Kommunikation mit der Auswerte- und Steuereinrichtung (6) und deren Kommunikationseinheit

(18) auf. Statt einer Funkverbindung (7) sind andere drahtlose Kommunikationsverbindungen möglich, z.B. per Infrarot, Ultraschall oder dergleichen. Auch eine

leitungsgebundene Kommunikationsverbindung (7) ist

möglich.

Die Signalisierung kann mit der Erfassungseinrichtung (5) gekoppelt sein. Die Erfassungsmodule (9) weisen

vorzugsweise jeweils eine Signaleinheit (12) zur

Signalisierung einer Kollision oder Kollisionsgefahr an den Werker (3) auf. Eine solche Signaleinheit (12) ist vorzugsweise als haptische oder taktile Einheit,

insbesondere als Vibrationseinheit, ausgebildet. Ein

Vibrationssignal kann vom Werker (3) zuverlässig und unterscheidungssicher trotz schwieriger Umgebungs- und Arbeitsbedingungen aufgenommen werden und in seinem

Bedeutungsinhalt verstanden werden. Das jeweilige

Erfassungsmodul (9) ist hierfür hautnah in einer

geeigneten, z.B. taschenartigen Aufnahme der

Trageinrichtung (16), insbesondere des Sicherheitsanzugs, untergebracht .

Durch die erwähnte bidirektionale Kommunikationsverbindung (7) kann die Auswerte- und Steuereinrichtung (6) gezielt die Signaleinheit (12) des Erfassungsmoduls (9) an dem von der Kollisionsgefahr betroffenen Körperteil ansprechen.

Dieser modulare Aufbau der Erfassungseinrichtung (5) und die gezielte Körperteilansprache erlaubt es dem Werker (3) intuitiv, gezielt und richtig zu reagieren und die

drohende Kollision zu vermeiden, z.B. durch eine

Ausweichbewegung, insbesondere ein Rückziehen des

betroffenen Körperteils. Alternativ oder zusätzlich kann die Signaleinheit (12) in anderer Weise ausgebildet sein und eine andere Art von Warnsignal emittieren. Möglich ist z.B. eine optische und/oder akustische Ausbildung, z.B. als Blinker, Hupe oder dgl .. Eine Signalisierung ist auch auf elektrischem weg, z.B. mit einem elektrischen Impuls, wie bei einem Elektroschock möglich. in einer anderen Ausführungsform kann die Signaleinheit (12) nur an einem Erfassungsmodul (9) vorhanden sein und ohne nähere Spezifikation eines Körperteils eine

allgemeine Kollisionsgefahr signalisieren. In einer weiteren Abwandlung kann auf eine Signaleinheit (12) an der Erfassungseinrichtung (5) verzichtet werden.

Eine Signaleinrichtung der Sicherheitseinrichtung (4) zur Abgabe von Warnsignalen im Kollisions- oder Gefahrenfall kann die vorgenannte Anzeige (19) und/oder eine

Signaleinheit (12) ggf. in Mehrfachanordnung beinhalten.

Das Warnsignal, insbesondere das Vibrationssignal, kann eine Signalintensität bzw. Signalstärke aufweisen, die abhängig von der Entfernung zwischen Werker und Maschine ist. Sie ist umso höher, je kleiner die Entfernung und je größer die Kollisionsgefahr ist.

Die Erfassungsmodule (9) weisen jeweils einen Sensor (10) für die Erfassung der räumlichen Position und einer evtl. Bewegung des zugeordneten Körperteils auf. Ein solcher Sensor (10) kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Er kann auch mehrfach vorhanden sein. Im gezeigten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Sensor (10) als Inertialsensor ausgebildet. Ein derartiger Sensor basiert auf Trägheit. Er kann z.B. einen inertialen

Beschleunigungsmesser und/oder ein Inertialgyroskop oder eine Kombination von beiden beinhalten. Alternativ sind andere geeignete Sensoren (10) zur dreidimensionalen

Positionserfassung und zur räumlichen Bewegungserfassung möglich. Der Sensor (10) ist zur Signalübermittlung mit der Kommunikationseinheit (11) verbunden.

Die Auswerte- und Steuereinrichtung (6) beinhaltet eine Recheneinheit und Speicher für ein oder mehrere Programme, Daten oder dergleichen. Ferner sind Eingabe- und

Ausgabeschnittstellen für Daten vorhanden. Eine solche Verbindung besteht zur erwähnten Schnittstelle (8), zur Referenzeinrichtung (17) und ggf. zur Anzeige (19) . Die Auswerte- und Steuereinrichtung (6) weist ein Programm zur Erstellung eines Personen-Sicherheits-Skeletts (22) auf. Dieses wird auch als Human-Safety-Skelett oder abgekürzt als PSS oder HSS bezeichnet. Es wird aus den übermittelten Daten der Erfassungseinrichtung (5) und insbesondere der Erfassungsmodule (9) erstellt. Das PSS (22) ist virtuell und bildet die Körperteile, insbesondere den Torso und die Gliedmaßen, d.h. Arme und Beine, ab. Die Skelettaufteilung kann entsprechend der Aufteilung und Anordnung der

Erfassungsmodule (9) gewählt werden. Figur 3 zeigt eine Variante mit Torso sowie beidseitigen Unter- und Oberarmen sowie Unter- und Oberschenkeln. Die Skelettglieder sind z.B. durch Ihre Gelenkverbindungen und Verbindungslinien symbolisiert.

Das PSS (22) stellt ein virtuelles Körpermodell des

Werkers (3) dar. Es kann zugleich die Anordnung und

Verteilung der Erfassungsmodule (9) symbolisieren. Das PSS hat außerdem zu jedem relevanten Körperteil, insbesondere Glied, einen virtuellen Hüllbereich (25) mit einem

Sicherheitsabstand zu dem betreffenden Kernbereich des Glieds. Das PSS weist ferner an mindestens einem,

vorzugsweise allen Modellgliedern eine oder mehrere räumliche Vektoren (24) auf, welche die Bewegung des jeweils erfassten Körperteils symbolisieren. Das PSS, insbesondere die Außenhaut der Hüllbereiche (25) und die Vektoren (24) werden zur Gefahrenanalyse und zur

Vorausberechnung evtl. Kollisionen mit dem

Industrieroboter (2) herangezogen. Die Vektoren (24) und auch die in der Beschreibung vorerwähnten räumlichen

Bewegungen des Körperteils betreffen die Richtung und die

Geschwindigkeit sowie ggf. die Beschleunigung der

Bewegung. Diese Daten werden auch entsprechend von dem jeweiligen Sensor (10) erfasst. Das PSS (22) kann ferner an ein oder mehreren Gliedern des Körpermodels einen in Bewegungsrichtung (Vektor (24)) erweiterten Vorwarnbereich (26) für das betreffende Glied bzw. Körperteil aufweisen. Dieser Vorwarnbereich (26) geht über den Hüllbereich (25) hinaus.

Der Hüllbereich (25) kann in einer Variante die

tatsächlichen Abmessungen des betreffenden Glieds oder Körperteils repräsentieren. In einer anderen Ausführung kann der Hüllbereich (25) über die tatsächlichen

Abmessungen hinaus um einen gewissen Sicherheitsabstand erweitert oder vergrößert sein. Der Sicherheitsabstand kann der Kompensation von Rechen- oder Reaktionszeiten oder sonstigen Verzögerung bei einer angemessenen Reaktion auf eine bestehende oder drohende Kollisionsgefahr dienen. Der besagte Vorwarnbereich (26) kann noch weiter

hinausgeschoben sein und kann eine stärkere

Vorfelderfassung beinhalten. Durch rechnerische Projektion der aktuellen Ruhelage oder der Bewegung des betreffenden Körperteils kann vorausschauend ermittelt werden, ob auf diesem Bewegungsweg in näherer Zukunft eine Kollision mit dem ggf. bewegten Industrieroboter (2) stattfinden kann.

Die Auswerte- und Steuereinrichtung (6) kann auch ein Programm zur Erstellung eines Personen-Sicherheits- Skeletts (23), abgekürzt MSS, aufweisen. Ein anderweitig erstelltes MSS kann alternativ über die Schnittstelle (8) an die Auswerte- und Steuereinrichtung (6) übermittelt werden .

Die aktuelle Lage und die Verlagerungsbewegung des

Industrieroboters (2) wird aus dem MSS rechnerisch

ermittelt, wobei diese Ermittlung auch für die

Roboterglieder einzeln bzw. mit spezifischer

Berücksichtung von potenziellen Gefährdungsstellen des Roboters (2) bei der aktuellen Bewegung erfolgen kann. Position und Bewegung des Werkers (3) und seiner

Körperteile sowie die Positionen und Bewegungen des

Industrieroboters (2) und seiner Körperteile werden permanent bzw. mit einem hochfrequenten Takt erfasst und verarbeitet . Diese Positions- und Bewegungsdaten des Industrieroboters (2) und/oder einer anderen bewegten Maschine können in unterschiedlicher Weise generiert werden. Einerseits kann hierfür die vorerwähnte Detektionseinrichtung (20) eingesetzt werden. Diese kann stationär oder instationär ausgebildet sein. Sie kann ferner eine modulare Ausbildung besitzen und ein oder mehrere Detektionsmodule (21) aufweisen .

Eine stationäre Detektionseinrichtung (20) kann z.B. eine optische Erfassungseinrichtung, insbesondere ein

Kamerasystem, sein. In der gezeigten Ausführungsform ist die Detektionseinrichtung (20) ähnlich wie die

Erfassungseinrichtung (5) aufgebaut, wobei das

Detektionsmodul (21) eine gleiche oder ähnliche Ausbildung wie ein Erfassungsmodul (9) haben kann und zumindest einen solchen Sensor (10) und eine bevorzugt drahtlos und uni- oder bidirektional kommunizierende Kommunikationseinheit (11) aufweist. Die Schnittstelle (8) kann eine

entsprechende Kommunikationseinheit haben. Alternativ kann die vorhandene Kommunikationseinheit (18) der Auswerte- und Steuereinrichtung (6) benutzt werden. In Figur 1 ist ein einzelnes Detektionsmodul (21) am

Roboterwerkzeug (27) angeordnet. Ein oder mehrere weitere Detektionsmodule (21) können an ein oder mehreren

Robotergliedern angeordnet sein. Das MSS (23) kann dann in gleicher Weise wie das vorbeschriebene PSS (22)

ausgebildet und generiert werden. Entsprechende oder andere Detektionsmodule (21) können auch bei einer anderen bewegten Maschine eingesetzt werden. in weiterer Abwandlung können Positions- und

Bewegungsdaten des Industrieroboters (2) und seiner

Glieder von der Robotersteuerung (28) über eine

bidirektionale Kommunikationsverbindung und die

Schnittstelle (8) übermittelt werden. Aus diesen Daten kann ebenfalls das MSS (23) unter Einbeziehung der

Roboterabmessung erstellt werden. Ferner sind Mischformen aus Roboterdaten von der Robotersteuerung (28) und einer Detektionseinrichtung (20) mit ein oder mehreren

Detektionsmodulen (21) möglich. Entsprechendes gilt für Steuerungen von anderen bewegten Maschinen.

Der Industrieroboter (2) oder die eingangserwähnte andere bewegte automatische Maschine kann beliebige Prozesse durchführen. Dies kann ein Fügeprozess, z.B. ein

Schweißen, Löten, Kleben oder dergleichen sein. Ferner sind Handhabungs- oder Montageprozesse, Auftragprozesse oder dergleichen möglich.

Abwandlungen der gezeigten oder beschriebenen

Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die Merkmale der vorstehenden

Ausführungsbeispiele und ihrer Abwandlungen beliebig miteinander kombiniert und ggf. auch vertauscht werden. Die Sicherheitseinrichtung (4) bzw. die Signaleinrichtung kann alternativ oder zusätzlich in anderer Weise

ausgebildet sein und funktionieren. Sie kann z.B. in der vorerwähnten Weise im Gefahrenfall ein Warnsignal mittels einer Anzeige (19) akustisch und/optisch, z.B. auf einem in Figur 1 dargestellten Monitor, emittieren. Das

Warnsignal kann ebenfalls körperspezifisch sein und dem Werker das kollisionsgefährdete Körperteil signalisieren.

Ferner kann die Signaleinrichtung (31) ein mechanisches Warnmittel, z.B. eine Schranke, aktivieren.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Arbeitsvorrichtung, Roboterstation

2 automatische Maschine, Industrieroboter 3 Werker, Prozessbeobachter

4 Sicherheitseinrichtung

5 Erfassungseinrichtung, Sensoreinrichtung

6 Auswerte- und Steuereinrichtung

7 Kommunikationsverbindung, Funkverbindung 8 Schnittstelle

9 Erfassungsmodul, Gliedmaßenmodul

10 Sensor, Inertialsensor

11 Kommunikationseinheit

12 Signaleinheit, Vibrationseinheit

13 Energieversorgung, Batterie

14 Leitung

15 Druckknopf

16 Trageinrichtung, Sicherheitsanzug

17 Referenzeinrichtung, Referenzsensor 18 Kommunikationseinheit

19 Anzeige, Monitor

20 Detektionseinrichtung für Gefahrenbereich

21 Detektionsmodul

22 Personen-Sicherheits-Skelett, PSS

23 Maschinen-Sicherheits-Skelett, MSS

24 Vektor

25 Hüllbereich, Warnbereich

26 Vorwarnbereich

27 Roboterwerkzeug

28 Robotersteuerung

29 Werkstück

30 Schutzvorrichtung, Zaun