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Dokumentenidentifikation DE102004026827B4 02.03.2006
Titel Verfahren und Anordnung zur Überwachung von Arbeitsabläufen in einem Mensch-Maschine-System
Anmelder Hiersemann Prozessautomation GmbH, 09116 Chemnitz, DE
Erfinder Hartleib, Hildmut, Dr.-Ing., 09126 Chemnitz, DE;
Hiersemann, Rolf, Prof. Dr.-Ing., 09247 Röhrsdorf, DE;
Ulbricht, Falk, Dipl.-Ing. (FH), 09648 Mittweida, DE;
Hiersemann, Martin, Dipl.-Ing. (FH), 09113 Chemnitz, DE
Vertreter Seerig & Hübner, 09111 Chemnitz
DE-Anmeldedatum 28.05.2004
DE-Aktenzeichen 102004026827
Offenlegungstag 22.12.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.03.2006
IPC-Hauptklasse B25J 19/06(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
Zusammenfassung Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung von Arbeitsabläufen in einem Mensch-Maschine-System, wobei ein Werker und ein Roboter an einer gemeinsamen Arbeitsaufgabe arbeiten und hierzu eine teilweise gemeinsame Nutzung eines Arbeitsraumes erforderlich ist, zu entwickeln, damit der Werker möglichst stressfrei arbeiten kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Arbeitsabläufe in
a) Bearbeitung,
b) Maschinenbewegung,
c) gestörte Bearbeitung und
d) gestörte Maschinenbewegung,
klassifiziert und jeder Klasse ein spezieller Schall zugeordnet wird, für
a) Bearbeitung ein statischer Klang,
b) Maschinenbewegung ein dynamischer Klang,
c) gestörte Bearbeitung ein sich wiederholendes Geräusch und
d) gestörte Maschinenbewegung ein sich wiederholendes alarmierendes Geräusch.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung von Arbeitsabläufen in einem Mensch-Maschine-System, wobei ein Werker und ein Roboter an einer gemeinsamen Arbeitsaufgabe arbeiten und hierzu eine teilweise gemeinsame Nutzung eines Arbeitsraumes erforderlich ist.

Aus der DE 20215648 U1 ist eine Schutzeinrichtung für eine Roboteranlage mit einem Roboter, vorzugsweise einem Industrieroboter, bekannt, die wenigstens zwei Arbeitsstationen aufweist, zwischen denen der Roboter angeordnet ist, so dass der Arbeitsstisch in der einen Station von einem Werker bestückbar ist, während der Roboter am Arbeitstisch in der anderen Station aktiv ist, wobei die Stationen in einem Zellengehäuse dem Roboter so zugeordnet sind, dass der Roboter an jeder Station Arbeiten verrichten kann. Mit der vertikalen Achse des Roboters ist eine zylinderförmige Schutzwand drehfest verbunden, die in einem Winkelbereich offen ist. Der Roboter befindet sich innerhalb der Schutzwand, so dass durch den offenen Bereich der zylinderförmigen Schutzwand wenigstens der freie Roboterarm herausfahr- oder schwenkbar ist, wobei durch die Schutzwandung die jeweilige Station, in der bestückt wird, vom Roboter getrennt ist, wodurch sich mit der Drehung der vertikalen Basis der Roboter um seine vertikalen Achse auch die zylinderförmige Schutzwand verdreht.

Die EP 0222 113 A2 offenbart bei einem zweiarmigen Roboter eine Verwendung von differenzierten Signalen bei verschiedenen Annäherungen innerhalb eines Systems zur Vermeidung von Kollisionen.

Die DE 32 01 852 C2 verweist auf eine Steuerung zum Steuern und Überwachen von Manipulationssequenzen eines Roboters und zur Sicherung desselben bei Störfällen, wobei eine Vielzahl von charakteristischen Geräuschespektren für spezielle Störfälle und typische Arbeitsvorgänge in digitaler Form gespeichert werden und zur Auslösung entsprechender Steuervorgänge verwendet werden können.

Nachteilig hierbei ist, dass in einem Mensch-Maschine-System, wobei ein Werker und ein Roboter an einer gemeinsamen Arbeitsaufgabe arbeiten und hierzu eine teilweise Überdeckung eines Arbeitsraumes erforderlich ist, der Werker sich während seiner Tätigkeit zwangsläufig visuell mit den Arbeitsabläufen im System beschäftigt, was verhältnismäßig schnell zu Stresssituationen führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung von Arbeitsabläufen in einem Mensch-Maschine-System, wobei ein Werker und ein Roboter an einer gemeinsamen Arbeitsaufgabe arbeiten und hierzu eine teilweise gemeinsame Nutzung eines Arbeitsraumes erforderlich ist, zu entwickeln, damit der Werker möglichst stressfrei arbeiten kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Arbeitsabläufe in

  • a) Bearbeitung, wobei der Roboter und der Werker programmgemäß die vorgegebene Arbeitsaufgabe lösen,
  • b) Maschinenbewegung, wobei der Roboter sich auf den Werker zubewegt, um den teilweise gemeinsam genutzten Arbeitsraum zu erreichen,
  • c) gestörte Bearbeitung, wobei der Roboter und der Werker die vorgegebene Arbeitsaufgabe nicht programmgemäß lösen und
  • d) gestörte Maschinenbewegung, wobei ein definierter Sicherheitsabstand
zwischen Werker und Roboter unterschritten wird, klassifiziert und jeder Klasse ein spezieller, deutlich wahrnehmbarer Schall zugeordnet wird, für
  • a) Bearbeitung ein statischer Klang,
  • b) Maschinenbewegung ein dynamischer Klang,
  • c) gestörte Bearbeitung ein sich wiederholendes Geräusch und
  • d) gestörte Maschinenbewegung ein sich wiederholendes alarmierendes Geräusch.

Vorteilhaft ist es, dass dem Arbeitsraum des Mensch-Maschine-Systems ein Bildverarbeitungssystem zugeordnet ist, wobei das Bildverarbeitungssystem mit einer Datenverarbeitungsanlage verbunden ist, die mit einem Datenspeicher für Schalle, mit einer Steuerung des Roboters und mit einer Schallausgabe, in Form eines Lautsprechers, der zum Arbeitsraum gerichtet ist, in Wirkverbindung steht.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt eine Anordnung zur Überwachung von Arbeitsabläufen in einem Mensch-Maschine-System.

Die Arbeitsabläufe in einem Mensch-Maschine-System 1, wobei ein Werker 2 und ein Roboter R an einer gemeinsamen Arbeitsaufgabe arbeiten und hierzu eine teilweise gemeinsame Nutzung eines Arbeitsraumes ARB erforderlich ist, werden in vier Klassen eingeteilt und jeder Klasse ein spezieller, deutlich wahrnehmbarer Schall zugeordnet.

  • a) Bearbeitung, wobei der Roboter R und der Werker 2 programmgemäß die vorgegebene Arbeitsaufgabe lösen. Dies ist die zeitlich dominierende Phase. Sie ist durch einen statischen (gleichmäßigen) Klang, z. B. das Zirpen einer Grille, gekennzeichnet.
  • b) Maschinenbewegung, wobei der Roboter R sich auf den Werker 2 zubewegt, um den teilweise gemeinsam genutzten Arbeitsraum ARB zu erreichen. Dabei handelt es sich um eine beabsichtigte Operation, die dem Werker 2 bekannt ist. Durch einen dynamischen Klang (Frequenz- oder Lautstärkeänderung) wird die Aufmerksamkeit des Werkers 2 geweckt. Der Werker 2 wird daraufhin bei seinen Handlungen die Position der Maschine beachten.
  • c) Gestörte Bearbeitung, wobei der Roboter R und der Werker 2 die vorgegebene Arbeitsaufgabe nicht programmgemäß lösen. Dies wird durch sich wiederholendes Geräusch, wie Klicken oder Knarren, gemeldet, wodurch der Werker 2 alarmiert wird, um eventuelle Steuerungshandlungen auszuführen. Für den Werker 2 selbst besteht in dieser Phase keine Gefahr.
  • d) Gestörte Maschinenbewegung, wobei ein definierter Sicherheitsabstand zwischen Werker 2 und Roboter R unterschritten wird. Durch ein sich wiederholendes Geräusch, wie Zischen oder Fauchen einer Wildkatze, wird der Werker 2 alarmiert und auf eine drohende Gefahr hingewiesen.

Die Figur zeigt einen Arbeitsraum ARB, wo ein Werker 2 und ein Roboter R an einer gemeinsamen Arbeitsaufgabe, z. B. Montage einer Baugruppe, arbeiten. Hierzu ist eine teilweise Überdeckung des Arbeitsraumes ARB notwendig. Bei dem Roboter R kann es sich um einen stationären oder um einen mobilen Roboter R handeln. Ein Bildverarbeitungssystem BV ermittelt die Daten der Arbeitsvorgänge im Arbeitsraum ARB. Diese Daten und die Daten der Steuerung ST des Roboters R werden in einer Datenverarbeitungsanlage DVA mit den Solldaten verglichen und daraus die Daten für die Beschallung des Werkers 2 ermittelt. Aus einem Datenspeicher für Schalle DSPS werden die entsprechenden Schalle für die Arbeitsabläufe bereitgestellt und einer Schallausgabe zugeführt, wo mittels eines Lautsprechers L der Arbeitsraum ARB beschallt und der Werker 2 informiert wird.

1Mensch-Maschine-System 2Werker ARBArbeitsraum BVBildverarbeitungssystem DVADatenverarbeitungsanlage DSPSDatenspeicher für Schalle RRoboter STSteuerung LLautsprecher

Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Überwachung von Arbeitsabläufen in einem Mensch-Maschine-System, wobei ein Werker und ein Roboter an einer gemeinsamen Arbeitsaufgabe arbeiten und hierzu eine teilweise gemeinsame Nutzung eines Arbeitsraumes erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsabläufe in

    a) Bearbeitung, wobei der Roboter (R) und der Werker (2) programmgemäß die vorgegebene Arbeitsaufgabe lösen,

    b) Maschinenbewegung, wobei der Roboter (R) sich auf den Werker (2) zubewegt, um den teilweise gemeinsam genutzten Arbeitsraum (ARB) zu erreichen,

    c) gestörte Bearbeitung, wobei der Roboter (R) und der Werker (2) die vorgegebene Arbeitsaufgabe nicht programmgemäß lösen und

    d) gestörte Maschinenbewegung, wobei ein definierter Sicherheitsabstand

    zwischen Werker (2) und Roboter (R) unterschritten wird, klassifiziert und jeder Klasse ein spezieller, deutlich wahrnehmbarer Schall zugeordnet wird, für

    a) Bearbeitung ein statischer Klang,

    b) Maschinenbewegung ein dynamischer Klang,

    c) gestörte Bearbeitung ein sich wiederholendes Geräusch und

    d) gestörte Maschinenbewegung ein sich wiederholendes alarmierendes Geräusch.
  2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Arbeitsraum (ARB) des Mensch-Maschine-Systems (1) ein Bildverarbeitungssystem (BV) zugeordnet ist, wobei das Bildverarbeitungssystem (BV) mit einer Datenverarbeitungsanlage (DVA) verbunden ist, die mit einem Datenspeicher für Schalle (DSPS), mit einer Steuerung (ST) des Roboters (R) und mit einer Schallausgabe, in Form eines Lautsprechers (L), der zum Arbeitsraum (ARB) gerichtet ist, in Wirkverbindung steht.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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