对于以相当大的速度移动的现代工业机器人，碰撞通常对机器人和碰撞对象产生严重的损坏。这可以导致受伤以及代价较大的生产停工。因此一种用于在具有移动机器部件的机器与位于其周围的对象之间无碰撞交互的方法涉及使用当前位置和动态行为的知识来确定并且监控安全区域。特别地，移动机器部件的图像数据由图像记录系统进行记录并且与数据库相关联，数据库是在训练阶段中使用至少一个移动机器部件的图像数据被建立的。数据库包含针对机器的移动周期内的多个移动阶段的图像数据。将当前记录的图像数据与该数据库相关联包括既确定移动机器部件的当前位置，又估计在停止时间内可达到的未来位置。该估计是优化机器在有碰撞危险的情况下的动态行为的基础。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于摄像机监控具有移动机器部件的机器以防碰撞本专利技术涉及一种根据权利要求1和14的前序部分的用于基于摄H^ 监控具有移动机器部件的机器以防碰撞的方法和设备。对于以相当大的iUL移动的现代工业机器人，碰撞通常既对机器人又 对它们所处理的工件引起严重的损坏。这可以导致代^h较大的生产停工。 与自动操作机器人进行交互的人员的安全也被给予最高的优先级。在具有 移动机器部件的现代工业机器人或其它机器中，移动机器部件的移动代表 对于人员和其它对象的危险，因此必须使用保护性设备来防止在移动机器 部件与对象之间发生碰撞。为此，在发生偶然接触之前通常足以使机器静 止。从关闭命令直到机器处于静止的时间被称为停止时间，停止时间确定 要保持远离机器的距离。从现有技术已知用于防护机器部件的各种传感器和估测方法。最简单 的选择包括用固定笼来包围机器，所述固定笼的入口 (例如门)耦合到传 感器使得当进入笼时机器停止。如果在入口与移动机器之间存在足够的距 离，则在人员可以与机器形成接触之前，机器已经处于静止。被布置在移动机器周围的空间中的并且当光束被中断时将关闭信号 发送给机器的挡ib板和光帘(light curtain)是普遍的，但由于itiL射器 和传感器必须彼此精确地对准，因此设计费用相对较高。德国公开的专利申请DE 103 58 770 Al描述了一种安全系统，使用所 述安全系统可以通过包括多个摄像机的装置来监控机器及其附近。可以通 过才艮据同步记录图#>的三角测量来确定对象点在空间中的空间位置。如果 一定数量的点位于预先定义的体积中，则机器将被关闭。与使用挡光板和 阵列相对，实际上可以这种方式来监控任何体积。然而，这种体积是静态 的，并且它们仅仅可以由程序控制进行激活或者禁用。为了灵活地配置人员与移动机器之间的距离，德国公开的专利申请 DE 102 26 140 Al提出确定各个单独机器人铰接的目前和先前的铰接设 置以及铰接^，并且据此推导与机器人在停止时间期间的移动路径的构 it^目关的预测。当推导停止时间期间中的移动路径时，还使用与移动机器 部件的最大速度和最大负加速度相关的知识。尽管通常要考虑大量的参5数，但为了实现系统的实时能力，提出了应该通过神经网络来确定当前的 停止时间、并且因此确定当前的停止距离。通过传感器来记录在机器人的 移动部分与其附近的人员/对象之间的距离，并且将所^巨离与确定的停 止时间或距离相关联，从而可以在有碰撞危险的情况下产生关闭信号。德国公开的专利申请DE 103 24 627 Al描述了用于自动工作机器的 另一安全系统。在此情况下，限定在机器周围的并且由机器上安装的传感 器所监控的安全区域适合于已知的即时移动行为和未来移动行为。在人员 l安全区之一的情况下，根据他们观看的方向或根据他们的移动行为来 估计进入安全区域是有意还是偶然的。在有意进入的情况下修改安全区 域，有意ii^通常与人员对工作机器的计划的干预相关。为了能够在任何时间估计正确的停止时间或安全区域的尺寸定位，在 现有技术的已知方法中必须使用由机器或其控制程序所提供的数据。这仅 当机器具有适当的数据接口时才是可能的，通过所述数据接口可得到用于 动态防护机器所需的所有数据。然而，通常没有这种接口。鉴于现有技术，本专利技术的一个目的在于提供一种用于在具有移动机器 部件的机器与其附近的对象之间无碰撞交互的方法和设备，所述方法和设 备甚至可以在没有由机器及其控制程序进行的完全数据通信的情况下工 作。通过根据权利要求1和14的方法和设备来实现该目的。在从属权利 要求中描述了本专利技术的有利配置和细化。在用于机器与其附近的对象之间无碰撞交互的新颖方法中，使用机器 的当前位置和动态行为的知识。使用该知识以及与从关闭直到机器部件处 于静止的持续时间(停止时间)相关的信息，来估计移动机器部件可在该 停止时间内达到的未来位置。在普通的标准工业机器人中，例如，第一铰 接的最大速度和最大负加iUL通常分别是240 ^L/s和880 >l/s2，其给出在 最大速度时大约33度的停止角度。基于这个估计，然后确立机器和/或移动机器部件周围的安全区域的 大小。通过传感器来监控这些安全区域以便检测对象的iiX。如果对这些 安全区域中的至少一个进行的这种监控的结果是检测到i^其中的对象， 则控制机器和/或移动机器部件的驱动以便修改机器部件的动态移动行 为。通过图像获取系统来有利地记录移动机器部件的图像数据。将这些图像数据与数据库相关联，所述数据库是在训练阶段中使用机器和/或至少 一个移动机器部件的图像数据编辑出的。特别地，该数据库包含既涉及移 动机器部件的移动过程内的多个移动阶段又涉及该多个移动阶段的动态 关系的图像数据。在将当前记录的图像数据与该数据库相关联的范围中， 既确定了移动机器部件的当前位置，又估计了移动机器部件在停止时间内 可达到的未来位置。根据通过图像传感器所记录的数据来确定当前位置和未来位置并且 将它们与对应的数据库相关联有利地实现了相对于由机器或其驱动所发 送的信息的独立性。因此，即使由机器所提供的数据本身不充分，通过根 据本专利技术的方法进行工作的设备也能够监控具有移动机器部件的机器。因 此该方法可以灵活地用于各种机器。在较短的训练阶段之后，该方法和新 颖设备可以用于对任何类型的机器进行碰撞监控而独立于机器的控制程 序(无论由软件技术或是硬件技术加以实施)，在所述较短的训练阶段期 间通过观测移动机器部件的移动过程来产生数据库。优选地通过多目镜摄像机系统来记录图像数据。该摄^^系统有利地具有已定义的立体基础(stereobasis ),其使得可以通过立体视觉估测方 法来确定摄^4^系统与空间中的各个对象点之间的距离。为了提供适合于位置确定和未来位置的估计的数据库，在机器或移动 机器部件的移动过程的训练阶段中，应该存储尽可能多的移动阶段的图像 数据。在这种情况下，有可能通过将数据库中存储的移动阶段的多个图像 数据相关联(特别地，取平均)来确定该移动阶段的图像数据的信息。在 产生了该数据库之后，接着将来自当前图^Jt据的信息和数据库中存储的 与移动阶段相关的数据进行比较，并且移动机器部件的被确定为当前位置 的位置是以下位置该位置被分配给一移动阶段，该移动阶段的信息与通 过图像数据被当前确定的信息最相似。除了从单独的移动阶段的图像数据推导出用于确定至少 一个移动机 器部件的当前位置的信息之外，数据库还有利地包括与移动过程的该多个 移动阶段的动态关系相关的信息。通过当前的移动阶段，有可能根据数据 库不仅找出l^是哪个移动阶段，而且找出单独的移动阶段之间的改变按 什么时间间隔发生。很多可以想到的用于确定移动机器部件的当前位置的有利选择之一 包括通过模板匹配将当前记录的图傳教据与数据库中存储的图傳教据相 关联。在此情况下，移动机器部件的被确定为当前位置的位置是以下位置:该位置被分配给一移动阶段，该移动阶段的存储的图像已经通过^K板匹配被识别为与当前记录的图^Nt据最相似。在另 一方法中，当在训练阶段期间编辑数据库时由图像获取系统所记录的图傳教据经受变换并且以此形式被存储，并且用于在经it^目应的变换 之后在未来与当前记录的图像数据相关联。在此情况下本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在具有至少一个移动机器部件的机器与所述移动机器部件附近的对象之间无碰撞交互的方法，其中，使用所述移动机器部件的当前位置和动态行为的知识并且使用停止时间的知识来估计在所述机器部件处于静止之前的停止时间内所述机器部件可达到的未来位置，其中，根据估计出的可达到位置来确立所述机器部件周围的至少一个安全区域，其中，通过来自对象传感器的传感器数据来检测对象进入所述安全区域，以及其中，当检测到对象进入所述安全区域时控制所述机器部件的驱动以便修改所述机器部件的动态移动行为，其特征在于，通过图像获取系统来记录所述机器部件的图像数据，并且将所记录的图像数据与基于图像数据编辑出的数据库的数据相关联，所述数据库包含与所述机器部件的移动过程内的多个移动阶段相关的图像数据，并且根据所述数据库来估计所述机器部件的当前位置和在所述停止时间内可达到的位置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈弗兰克，拉尔斯克吕格尔，克里斯蒂安韦勒，
申请(专利权)人：皮尔茨公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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