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Die Erfindung betrifft eine Robotereinrichtung mit wenigstens einem Roboter, insbesondere zur Herstellung von Fahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige Robotereinrichtungen mit wenigstens einem Roboter, insbesondere zur Herstellung von Fahrzeugen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Der Roboter weist dabei eine Mehrzahl von gelenkig miteinander verbundenen Roboterachsen auf, welche relativ zueinander bewegbar sind. Dies bedeutet, dass die Roboterachsen, welche auch als Roboterarme bezeichnet werden, um jeweilige Bewegungsachsen und/oder entlang jeweiliger Bewegungsachsen relativ zueinander bewegbar sind, sodass die Roboterachsen beispielsweise relativ zueinander gedreht und/oder relativ zueinander translatorisch bewegt werden können. Ein solcher Roboter weist üblicherweise einen sogenannten Endeffektor auf, über welchen der Roboter mit einem Werkstück, einem Bauteil oder einem anderen Objekt zusammenwirken kann. Der Endeffektor ist beispielsweise ein Werkzeug, das an einer der Roboterachsen gehalten ist. Bei dem Werkzeug handelt es sich beispielsweise um ein Schweißwerkzeug, mittels welchem beispielsweise zwei Werkstücke miteinander verschweißt werden können. Ferner kann das Werkzeug als Greifer ausgebildet sein, mittels welchem der Roboter wenigstens ein Werkstück oder Bauteil aufnehmen kann.
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Der Endeffektor beziehungsweise das Werkzeug ist somit mittels des Roboters im Raum umher bewegbar, da die Roboterachsen gelenkig miteinander verbunden sind. Dadurch ist es beispielsweise möglich, das über den Greifer am Roboter gehaltene Bauteil beziehungsweise Werkstück zu bewegen und in der Folge zu verarbeiten. Mittels eines solchen Roboters beziehungsweise einer solchen Robotereinrichtung kann beispielsweise eine Automatisierung der Herstellung realisiert werden, sodass die Fahrzeuge zeit- und kostengünstig hergestellt werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Robotereinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders sicherer Betrieb der Robotereinrichtung realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Robotereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Robotereinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders sicherer Betrieb der Robotereinrichtung realisierbar ist, ist wenigstens eine Leuchteinrichtung vorgesehen, welche dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem Zustand des Roboters Licht beziehungsweise Lichtstrahlen auszustrahlen. Das Licht ist beispielsweise von dem menschlichen Auge wahrnehmbar, sodass wenigstens eine sich in der Nähe beziehungsweise der Umgebung der Robotereinrichtung aufhaltende Person anhand des mittels der Leuchteinrichtung ausgestrahlten Lichts den aktuellen Zustand der Robotereinrichtung, insbesondere des Roboters, optisch erkennen kann. Anhand des Lichts kann die Person dann beispielsweise erkennen, ob sich der Roboter beziehungsweise seine Roboterachsen im Raum bewegen oder ob der Roboter still steht. Im ersten Fall kann die Person dann von dem Roboter fern bleiben, um eine Kollision des Roboters mit der Person zu vermeiden. Im zweiten Fall kann sich die Person gefahrlos dem Roboter nähern, da sich der Roboter nicht im Raum umher bewegt. Mittels der Leuchteinrichtung ist somit eine Zustandsvisualisierung des Roboters realisierbar.
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Beispielsweise ist eine Recheneinrichtung, insbesondere ein sogenannter Mikrocontroller, vorgesehen, mittels welcher beziehungsweise welchem die Leuchteinrichtung ansteuerbar ist. Die Leuchteinrichtung ist somit vorzugsweise als Mikrocontroller-gesteuerte Leuchteinrichtung beziehungsweise Beleuchtung ausgebildet, sodass die Leuchteinrichtung mittels der Recheneinrichtung in Abhängigkeit von dem Zustand des Roboters und somit in Abhängigkeit von mehreren, unterschiedlichen Zuständen des Roboters bedarfsgerecht angesteuert und somit betrieben werden kann. Durch das Ansteuern der Leuchteinrichtung ist es beispielsweise möglich, zu bewirken, dass die Leuchteinrichtung in Abhängigkeit von dem Zustand des Roboters Licht mit unterschiedlichen, vom menschlichen Auge wahrnehmbaren Farben ausstrahlt.
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Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Leuchteinrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem Zustand des Roboters Licht mit unterschiedlichen, vom menschlichen Auge wahrnehmbare Farben auszustrahlen. Befindet sich der Roboter beispielsweise in einem ersten Zustand, so strahlt die Leuchteinrichtung beispielsweise Licht mit einer ersten Farbe aus. Befindet sich der Roboter beispielsweise in einem vom ersten Zustand unterschiedlichen, zweiten Zustand, so strahlt die Leuchteinrichtung beispielsweise Licht mit einer von der ersten Farbe unterschiedlichen, zweiten Farbe aus. Das Licht beziehungsweise seine Farbe stellen somit eine Zustandsinformation über den Roboter dar, sodass eine solche Zustandsinformation nicht umständlich von einem Bildschirm abgelesen werden muss, sondern anhand der beispielsweise am Roboter, insbesondere dessen Endeffektor, oder an einer anderen Stelle angeordnete Leuchteinrichtung auch aus einer relativ großen Entfernung optisch wahrgenommen werden kann.
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Durch die insbesondere Mikrocontroller-gesteuerte Leuchteinrichtung können beispielsweise unterschiedliche Betriebsmodi und Zustände des Roboters optisch realisiert werden. Eine Person erkennt somit unmittelbar, ob und in welchem Zustand der Roboter arbeitet, ob eventuell eine Störung vorliegt, oder ob sich der Roboter in einem Standby befindet, sodass sich der Roboter nicht bewegt. Somit können zeitintensive und umständliche Fehldiagnosen vermieden werden. Die Darstellung des Zustands des Roboters über das Licht stellt einen Sicherheitsaspekt dar, da für jede Person im Umfeld des Roboters dessen Zustand klar ersichtlich ist. Hintergrund der Erfindung ist, dass insbesondere im Rahmen der Herstellung von Produkten, insbesondere Fahrzeugen, sogenannte Mensch-Roboter-Kooperationen (MRK) zum Einsatz kommen. Bei einer solchen Mensch-Roboter-Kooperation ist beispielsweise wenigstens ein Roboter mit einem ersten Arbeitsbereich vorgesehen. Mittels des Roboters werden in dem ersten Arbeitsbereich Arbeitsschritte durchgeführt beziehungsweise der Roboter wird im ersten Arbeitsbereich umher bewegt.
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Ferner wird im Rahmen der MRK wenigstens eine menschliche Person, welche im Folgenden als Arbeiter bezeichnet wird, eingesetzt. Dem Arbeiter ist ein zweiter Arbeitsbereich zugeordnet, in welchem sich der Arbeiter aufhalten beziehungsweise bewegen und gegebenenfalls Arbeitsschritte durchführen kann. Der erste Arbeitsbereich und der zweite Arbeitsbereich überlappen beziehungsweise überschneiden sich beispielsweise zumindest teilweise, sodass grundsätzlich die Gefahr von Kollisionen des Roboters mit dem Arbeiter besteht. Da der Arbeiter nun jedoch anhand der Leuchteinrichtung beziehungsweise das von der Leuchteinrichtung ausgestrahlten Lichts erkennen kann, in welchem Zustand sich der Roboter befindet, kann der Arbeiter sein Verhalten, insbesondere seine Bewegungen, auf den anhand des Lichts ersichtlichen Zustand einstellen und sich beispielsweise dem Roboter nicht, nur langsam oder aber schnell nähern. Dadurch kann eine besonders sichere MRK realisiert werden.
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Die Leuchteinrichtung umfasst beispielsweise eine Mehrzahl von Leuchtelementen zum Ausstrahlen von Licht. Vorzugsweise sind die Leuchtelemente als Licht emittierende Dioden (LED) ausgebildet. Hierbei kann beispielsweise ein Verbund der Leuchtelemente, das heißt beispielsweise ein LED-Verbund, gebildet sein, wobei durch den Verbund wenigstens ein Streifen, das heißt ein Leuchtstreifen, und/oder ein Kreis, das heißt ein Leuchtkreis, oder aber ein anderweitig geformter Verbund gebildet sein kann. Alternativ ist es denkbar, dass einzelne Leuchtelemente, das heißt Einzel-LED vorgesehen sind.
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Die Leuchtelemente sind beispielsweise über ein Bussystem ansteuerbar, wobei die Ansteuerung über den Mikrocontroller erfolgt. So kann beispielsweise jedes Leuchtelement, insbesondere jede LED, hinsichtlich Farbe, Helligkeit und/oder Farbwechsel einzeln angesteuert werden.
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Der Roboter, insbesondere dessen Steuerung, stellt beispielsweise wenigstens ein den aktuellen Zustand des Roboters charakterisierendes Signal bereit. Dieses Signal wird beispielsweise über einen Digital/Analog-Wandler, insbesondere ein sogenanntes Murr-Modul, an den Mikrocontroller übertragen, wodurch beispielsweise aus einem Programmablauf des Roboters die einzelnen, jeweiligen Zustände des Roboters an den Mikrocontroller übertragen und von diesem empfangen werden. Der Mikrocontroller setzt das Signal beziehungsweise den jeweiligen Zustand in eine entsprechende Ansteuerung, insbesondere ein Steuersignal, um, mittels welchem die Leuchteinrichtung über das Bussystem angesteuert wird. Über das Steuersignal können beispielsweise unterschiedliche Farben, Helligkeiten und/oder Farbwechsel der Leuchteinrichtung bewirkt werden. Die Komponenten sind vorzugsweise so ausgeführt, dass die Leuchteinrichtung beispielsweise an einem Werkzeug des Roboters und/oder an einer anderen Stelle, beispielsweise am Roboter selbst angeordnet ist. Unter der Anbringung der Leuchteinrichtung am Roboter selbst ist zu verstehen, dass die Leuchteinrichtung beispielsweise direkt an einer der Roboterachsen angeordnet ist.
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Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Leuchteinrichtung zumindest mittelbar, beispielsweise über den Endeffektor beziehungsweise das Werkzeug, an einer der Roboterachsen angeordnet und dadurch mit dieser einen Roboterachsen mit bewegbar ist. Somit führt die Leuchteinrichtung Bewegungen des Roboters mit aus, sodass der Zustand des Roboters über die Leuchteinrichtung stets auf einfache Weise optisch wahrgenommen werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in der einzigen Figur ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht auf eine Robotereinrichtung, mit wenigstens einem Roboter zur Herstellung von Fahrzeugen, welche eine Mehrzahl von gelenkig miteinander verbundenen Roboterachsen aufweist, die relativ zueinander bewegbar sind, wobei wenigstens eine Leuchteinrichtung vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von einem Zustand des Roboters Licht auszustrahlen.
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Die Fig. zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine Robotereinrichtung, welche zur Herstellung von Fahrzeugen verwendet wird. Die Robotereinrichtung ist beispielsweise Bestandteil einer Anlage, mittels welcher eine Serienfertigung von Fahrzeugen wie beispielsweise Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, durchgeführt wird. Hierzu umfasst die Robotereinrichtung einen in der Fig. ausschnittsweise erkennbaren Roboter 10, welche eine Mehrzahl von gelenkig miteinander verbundenen Roboterachsen 12a–e sowie einen Endeffektor 14 beispielsweise in Form eines Werkzeugs aufweist. Die Roboterachsen 12a–e sind miteinander verbunden und relativ zueinander bewegbar und dabei beispielsweise um jeweilige Bewegungsachsen und/oder entlang jeweiliger Bewegungsachsen relativ zueinander bewegbar. Dies bedeutet, dass die Roboterachsen 12a–e beispielsweise relativ zueinander gedreht und/oder relativ zueinander verschoben werden können.
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Der Endeffektor 14 ist dabei an der Roboterachse 12e angeordnet beziehungsweise gehalten, sodass der Endeffektor 14 durch Bewegen der Roboterachsen 12a–e im Raum umher bewegt werden kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Endeffektor 14 relativ zur Roboterachse 12e bewegbar ist. Über den Endeffektor 14 beziehungsweise das Werkzeug kann der Roboter 10 beispielsweise mit einem Bauteil zusammenwirken, sodass mittels des Roboters 10 über den Endeffektor 14 das Bauteil verarbeitet werden kann. Beispielsweise kann das Bauteil mittels des Endeffektors 14 aufgenommen und dadurch am Roboter 10 zumindest vorübergehend gehalten werden, sodass das am Roboter 10 zumindest vorübergehend gehaltene Bauteil mittels des Roboters im Raum umher bewegt werden kann. Unter der Halterung des Bauteils am Roboter 10 ist zu verstehen, dass das Bauteil 10 am Endeffektor 14 und unter Vermittlung dieses an der Roboterachse 12e beziehungsweise am Roboter 10 insgesamt gehalten ist.
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Im Rahmen der Herstellung der Fahrzeuge wird der Roboter 10 zur Realisierung einer Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) verwendet. Dies bedeutet, dass mittels des Roboters 10 Arbeitsschritte automatisiert sind, wobei der Roboter 10 diese Arbeitsschritte ausführt. Hierfür ist dem Roboter 10 ein erster Arbeitsbereich zugeordnet, in welchem sich der Roboter 10, insbesondere der Endeffektor 14, bewegt. Bei der MRK kommt auch eine Person zum Einsatz, welche im Folgenden als Arbeiter bezeichnet wird. Dem Arbeiter ist ein zweiter Arbeitsbereich zugeordnet, in welchem der Arbeiter beispielsweise Arbeitsschritte manuell durchführen kann. Hierdurch können die Vorteile der manuellen Durchführung von Arbeitsschritten mit den Vorteilen der automatisierten Durchführung von Arbeitsschritten kombiniert werden. Im Rahmen der MRK kommt kein Schutzzaun zum Einsatz, wobei sich beispielsweise die beiden Arbeitsbereiche zumindest teilweise überlappen beziehungsweise überschneiden. Da kein Schutzzaun zum Einsatz kommt, kann der Arbeiter in den ersten Arbeitsbereich des Roboters 10 eindringen, sodass es grundsätzlich zu Kollisionen des Roboters 10 mit dem Arbeiter kommen kann.
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Um nun jedoch einen besonders sicheren Betrieb der Robotereinrichtung, insbesondere eine besonders sichere MRK zu realisieren, umfasst die Robotereinrichtung Leuchteinrichtungen 16, welche dazu ausgebildet sind, in Abhängigkeit von einem Zustand des Roboters 10 Licht auszustrahlen. Aus der Fig. ist erkennbar, dass die Leuchteinrichtungen 16 am Endeffektor 14 angeordnet und somit mit dem Endeffektor 14 mit bewegbar sind, wobei die Leuchteinrichtungen 16 über den Endeffektor 14 an der Roboterachse 12e gehalten und somit auch mit der Roboterachse 12e mit bewegbar sind. Die Leuchteinrichtungen 16 umfassen jeweils eine Mehrzahl von Leuchtelementen, insbesondere in Form von Licht emittierenden Dioden, welche auch als LED bezeichnet werden. Aus der Fig. ist ferner erkennbar, dass durch die jeweilige Leuchteinrichtung 16 vorliegend ein Leuchtstreifen gebildet ist. Alternativ ist es denkbar, einen Leuchtkreis oder einen Leuchtverbund mit einer anderweitigen Form zu realisieren.
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Die jeweilige Leuchteinrichtung 16 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von unterschiedlichen Zuständen des Roboters 10 Licht mit unterschiedlichen Farben auszustrahlen. Dabei ist es jedoch vorzugsweise vorgesehen, dass die Leuchteinrichtung 16 nicht gleichzeitig Licht mit unterschiedlichen Farben ausstrahlen, sodass Fehldeutungen hinsichtlich des Zustands des Roboters 10 vermieden werden können.
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Befindet sich der Roboter 10 beispielsweise in einem ersten Zustand, so strahlen die Leuchteinrichtungen beispielsweise Licht mit einer ersten Farbe aus, wobei diese erste Farbe beispielsweise blau ist. Befindet sich der Roboter 10 jedoch in einem vom ersten Zustand unterschiedlichen, zweiten Zustand, so strahlen die Leuchteinrichtungen 16 beispielsweise Licht mit einer von der ersten Farbe unterschiedlichen, zweiten Farbe aus, wobei die zweite Farbe beispielsweise grün ist.
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Dadurch kann der Arbeiter anhand des ausgestrahlten Lichts den aktuellen Zustand des Roboters 10 erkennen. Insbesondere kann der Arbeiter erkennen, ob sich der Roboter 10 in einem Standby befindet, in welchem sich der Roboter 10 nicht bewegt, ob der Roboter im Rahmen der Mensch-Roboter-Kooperation arbeitet, das heißt sich bewegt oder ob eventuell eine Störung vorliegt. Zeitintensive und umständliche Fehldiagnosen können dadurch vermieden werden. Ferner kann die Gefahr, dass es zu Kollisionen des Roboters 10 mit dem Arbeiter kommt, gering gehalten werden, da die Person ihr Verhalten an den aktuellen Zustand anpassen kann.
