本发明涉及一种操纵器系统，尤其是一种无人驾驶运输系统，以及一种用于运行操纵器系统的方法。
背景技术：
机器人、并且尤其是工业机器人是可自由编程的、被程序控制的处理设备，这些处理设备例如可以在装配或制造中被使用。在此，这些处理设备可以相应于预先给定的轨迹规划来执行被限定的运动，并处理或加工工件。机器人的实际机械装置可以被称为操纵器。该机械装置一般由多个可运动的、互相链接的节肢或轴组成。
无人驾驶运输系统(fts)经常被使用在生产运行中，以便例如将构件或工件从一工作站运输至下一工作站。在此，无人驾驶运输系统可以具有它自己的行驶驱动器，并被自动地控制。无人驾驶运输系统也可以用于使操纵器或工业机器人运动，从而使得它们可以在不同的工作站上执行特定的工作步骤。
一般而言，无人驾驶运输系统可以被考虑作为输送系统，该输送系统可以包括至少一个无人驾驶运输车辆。车辆在此可以是多方向并尤其是全方向可运动的。为此目的，该车辆可以具有相应的全方向轮，以便能够实现无人驾驶运输系统的高运动性和灵活性。
无人驾驶运输车辆被自动地控制。为此，例如可以使用车辆内部的控制设备，该控制设备操控无人驾驶运输系统的相应的驱动器，以便造成车辆的预期运动。该控制设备可以程序为基础，该程序预先给定车辆的运动，车辆的运动特征在于方向和速度。
为了能够实现操纵器或无人驾驶运输系统在车间中的安全运行，它们经常配备有激光扫描器，利用这些激光扫描器可以监视所谓的保护区(经常也称作安全面或安全区域)。尤其地，保护区可以覆盖围绕在操纵器周围的水平区域。当例如障碍物、例如人员进入到保护区中时，借助于激光扫描器可以识别或者探测保护区的受损。对此作出反应，操纵器例如可以停止，以避免可能的碰撞。由此能够实现安全的人机协作(mrk)。尤其地，在使用无人驾驶运输系统时需要这种保护区监视，因为这些无人驾驶运输系统经常位置灵活地被使用在mrk环境中。
保护区可以适配对应的周围环境或适配操纵器的或无人驾驶运输系统的运行。当操纵器例如引导大的工具时，可以使用大的保护区，以便可以覆盖相应较大的工作区域。在另一示例中，在无人驾驶运输系统中可以将保护区相应于无人驾驶运输系统的速度进行适配。例如可以在高速时使用较大的保护区，以便考虑延迟和较长的制动距离。
在专利文献ep2558886b1中描述了用于监视三维安全区域的设备。该监视设备包括拍摄装置、例如红外摄像机，以及包括投影器，其例如在红外范围中产生待监视的安全区域。借助于红外摄像机来拍摄安全区域的图像，并借助于评价装置评价：是否人员或物件侵入到安全区域中。不利的是，投影设备是监视设备的一部分，并且因此不能与其无关地运行。如果投影设备例如失效，那么不再能够保证该系统的安全运行。此外，当对于安全监视所需的光强度可以被达到时，才可以使用投影设备，这尤其地在高的环境光强度的条件下可能是有问题的。
在无人驾驶运输系统的情况下，保护区可以例如仅沿车辆的行驶方向取向，以便阻止不希望的保护区受损。为了没有人会在侧向上太靠近车辆，可以在该车辆上安置标志牌。但是，这种标志是不灵活的，并且视车辆的结构形式而定有可能不能被安置在该车辆上。这种记号不能或只能以高的花费才可以适配瞬时行驶状况。
本发明的目的是提供一种操纵器系统，该操纵器系统可以安全地在mrk环境中运行。
从下面的描述能看到的该目的和其他的目的，通过根据权利要求1的操纵器系统和根据权利要求13的用于运行操纵器系统的方法来实现。
技术实现要素：
本发明涉及一种操纵器系统、尤其是一种无人驾驶运输系统。在此，操纵器系统可以包括操纵器，该操纵器也可以具有移动式基部。优选地，操纵器系统包括无人驾驶运输车辆，该无人驾驶运输车辆优选可以承载操纵器并使其运动。优选地，操纵器系统适用于在mrk环境中使用。在此，无人驾驶运输系统可以包括移动式操纵器，并且例如具有机器人臂。
操纵器系统具有监视设备，所述监视设备被设置用于监视所述操纵器系统的保护区。通过监视保护区例如可以识别出：物件或障碍物处在保护区中，并且接下来开始操纵器系统的相应的反应。在此，保护区可以动态地适配于操纵器系统的周围环境或状态，并且在此例如具有复杂的轮廓，以便能够实现操纵器系统的尽可能安全的运行。
优选地，监视设备包括用于检测保护区内的物件的装置，其中，该装置优选包括激光、摄像机、雷达、超声波、红外线和/或激光雷达支持(lidargestützte)的设备。监视设备可优选包括如下装置，该装置例如可以在使用红外线、超声波视差式或清晰度或者说对比度光学式的距离测量的条件下实现保护区监视。监视设备可以为此使用光学、光电和/或进行图像处理的系统。优选地，监视设备可以包括多相机系统、立体相机、3d相机和/或飞行时间相机，以便能够实现保护区监视。特别优选地，监视设备包括用于检测保护区中的物件的一个或多个激光扫描器。这种激光扫描器工作可靠且允许维持高的安全要求。一般而言，可检测的物件可以是任何本体，该本体在操纵器系统的周围环境中占据一定空间并可以借助于监视设备被检测或可以借助于该监视设备被探测。监视设备不必在此一定鉴别出保护区中的物件，确切地说对于安全使用操纵器系统而言足够的是，单纯识别到在保护区区域中存在物件。
除监视设备之外，操纵器系统包括、也就是说优选也在结构上与监视设备无关地包括投影设备，该投影设备被设置用于将保护区信息投影到操纵器系统的周围环境上。投影设备与监视设备不是同一的。优选地，投影设备和监视设备涉及两个分开的系统，这些系统但是可以借助于相同的控制器被操控并且这些系统在功能上彼此共同起作用并且与之相应地在功能上优选地也被耦合。投影设备和监视设备可以具有分开的控制器，这些控制器可以在功能上彼此耦合或者可以交换数据。投影设备和监视设备可以作为分开的系统但被安装在共同的壳体中，以便例如减少所需的结构空间。但是优选地，在空间上分开地布置这些系统，其中，投影设备被设置在如下部位上，该部位能够实现优化的投影(例如从提高的位置)，并且监视设备被设置在另一部位上，从该另一部位可以优化地监视(例如在车辆上的侧向位置上)。
保护区信息在此可以是与保护区相关的信息。例如，速度改变可以引起保护区改变或者保护区适配，其又可以通过保护区信息被描述。投影设备例如可以包括投影器，该投影器可以发射光，以便将保护区信息投影到周围环境上。通过该投影可以将保护区信息尤其是用信号传递到操纵器系统的mrk环境上。在此优选地，在操纵器系统控制器中被设置的任何信息可对于周围环境中的人员或者工人然而是未知的，能通过投影来用信号传递所述任何信息。这点尤其适用于如下信息，这些信息包括与安全有关的方面、例如保护区的规模或者操纵器系统的状态改变。
由此有利地可实现，与安全有关的信息被用信号传递到操纵器系统的周围环境上。例如可以在地板上在操纵器系统周围借助于投影设备基本上光学地标记如下区域，该区域通过监视设备被监视。由此，工人可以直接识别出：他可以与操纵器系统靠得多近，而不使保护区受损。为此，不必将保护区的复杂轮廓通过投影设备来光学标记。确切地说可以投影简化的轮廓，该轮廓基本上覆盖了保护区。由此明显减少了投影花费。此外，利用投影设备可以例如示出：无人驾驶运输系统在哪个区域中行驶，从而使工人可以离开该区域。借助于投影设备也可以用信号传递复杂性或者问题。例如由此可以用信号传递：路径被阻断，从而使工人可以消除干扰。经常地，错误源不能被直接看到，但是通过投影设备可以直观地通知工人：存在哪个错误源以及如何可以消除该错误源。例如可以光学地示出，瞬时保护区规模大于待贯穿驶过的通道。
由此，例如可以借助于超声波技术或红外技术来执行保护区监视，其中，该监视对于人或者工人是不可识别的。在此，投影设备使得给操纵器系统的周围环境中的工人可视地用信号传递：通过监视设备来监视哪个区域。工人现在至少大略知道对于他而言不可见的保护区域处在哪里。由此可以有效地防止工人无意地使保护区受损。
优选地，设置监视设备，以便如果投影设备没有投影保护区信息的话监视操纵器系统的保护区。监视设备和投影设备由此可以是操纵器系统的两个组件，这两个组件基本上可以被彼此无关地操控。虽然它们两个可以在考虑到待监视的保护区的情况下被操控，但是该操控有利地彼此无关地实现。在此，监视设备可以与投影设备分开地被设置在操纵器系统上。即使当投影设备远离操纵器系统时，监视设备也可以不受限地继续监视操纵器系统的保护区。由此可以确保：投影设备的故障不对监视设备造成影响，从而使得与安全有关的方面保持不受损害。同样地，例如投影设备可以不受限地将保护区信息投影到操纵器系统的周围环境上，即使监视设备本身被关断。这点是有利的，因为在这类情况下在未来的保护区实际被激活之前投影设备可以显示未来的保护区。在保护区被设置扩大时由此可以向工人例如用信号传递：在实际激活更大的保护区之前，他必须离开特定区域。由此可以避免该系统的不希望的停止。
优选地，设置投影设备，以便产生投影到操纵器系统周围环境上的光投影，以可视地投影保护区信息。由此，光投影可以将有目的的投影示出到周围环境上，并且可以在此明确地被周围环境的工人识别到。由此，利用投影设备来发射光，该光的波长处在可视范围内。由此可以光学地向人通知保护区信息。尤其优选地，光投影至少部分地被指向到周围环境的地板上。在此，光投影不必碰到地板，而是例如可以碰到物件，该物件存在于周围环境的地板上。工人也在该情况下直接识别到保护区信息，例如他识别到允许他对操纵器系统靠得多近。此外，通过波长的变化可以将附加的信息用信号传递到周围环境上：例如，红颜色可以示出保护区监视是激活的，而蓝颜色可以示出操纵器系统在交互模式中工作。红颜色也可以标记的是：操纵器系统的运行温度超过一边界值，从而使得操作者应远离操纵器系统。优选地，可以在考虑已知或所提供的周围环境信息、例如3d周围环境信息的情况下进行借助于投影设备来投影保护区信息。例如，已知的高度信息可以被考虑，以便将保护区信息精确地也在周围环境的不同高度上进行投影。
优选地，光投影的轮廓是圆形、蛋形、圈形或椭圆形。在此，该轮廓优选地可以是自由可配置或者自由可选择的。由此可以在没有大花费的情况下大略地标记围绕操纵器系统的如下区域，该区域不应有人踏进。由此也可以将保护区的复杂轮廓简化地用信号传递到周围环境上。光投影的轮廓也可以是矩形的，并且例如标记了无人驾驶运输系统的侧向区域，该侧向区域应避免有人。优选地，光投影的轮廓与保护区的轮廓不同。由此，光投影可以被非常灵活地使用，以便将信息用信号传递到mrk环境上。这点是监视设备和投影设备在结构上分开的另一优点。
优选地，光投影包括相应于保护区信息的编码并且尤其是图案和/或符号。例如由此可以借助于箭头来简示，无人驾驶运输系统朝哪个方向行驶，或者哪个区域在未来被监视设备监视。此外可以将标准化的警告符号投影到周围环境上，该警告符号例如可以对于工人而言不会误解地标记危险区域。
优选地，光投影的水平延伸至少相应于保护区的水平延伸。也就是，例如在地板上标记了如下区域，该区域至少像借助于监视设备所监视的地板区域那样大。由此，工人可以直接识别出：哪个区域被监视或者他不应在哪里逗留。
优选地，水平平面上的光投影至少覆盖由保护区所覆盖的区域。尤其优选地，水平平面上的光投影覆盖比由保护区覆盖的区域更大的区域。该水平平面例如可以是周围环境的地板，或穿过三维空间的另一个二维截面。优选地，由光投影所覆盖的较大区域相应于由保护区覆盖的区域的101％至150％、进一步优选102％至140％、进一步优选103％至130％、进一步优选104％至120％并且最好优选105％至110％。本领域技术人员理解的是，相应于各应用形式，这些区域规格是可组合的。由此可以趋向于光学地标记比通过监视设备所监视的更大的区域。保护区例如可以动态地改变其参量。因为工人回避较大的区域，所以由此不会引起不希望的保护区受损。
尤其优选地，保护区是瞬时保护区，操纵器系统的瞬时监视基于该瞬时保护区。由此，在瞬时运行时，监视设备可以监视瞬时保护区或者监视系统的当前有效的保护区。替换地，保护区可以是未来的保护区，操纵器系统在稍后时间点上的未来监视基于该未来的保护区。由此可以通过光投影覆盖地板上的区域，该区域在稍后的时间点上通过监视设备来监视。由此可以向工人用信号传递：保护区参量将改变，从而使得工人可以离开所涉及的区域。
优选地，投影设备包括至少一个投影器和与投影器分开设置的转向装置。在此，投影器可以包括光源，以便造成投影。转向装置在此将由投影器发射的光转向到周围环境上。由此可以精确地限定：应当如何进行将投影并且尤其是光投影投到周围环境上。由此，此外可以在较大的操纵器系统上也将保护区信息有效地投影到周围环境上。尤其优选地，转向装置包括反射镜和/或透镜，并且转向装置还可以优选被布置为可运动。由此可以通过使反射镜运动来例如在地板上产生特定图案。
优选地，投影设备包括至少一个投影器，该投影器可运动且优选可转动地被设置在操纵器系统上。由此，通过使投影器运动和/或转动可以将特定的图案例如投影到地板上。尤其优选地，投影器可以被设置在可转动的平台上，该平台快速转动，从而使得通过投影器投影到地板上的点被人描述为地板上的闭合轮廓或者线。
优选地，投影设备包括至少一个投影器和至少一个蒙片(maske)。在此，该蒙片被投影器照亮并限定了一投影图案。通过该蒙片可以造成特定的光锥或者预期的光投影，该光投影可以被投影到地板上。优选地可以提供多个蒙片，它们可以在运行期间被选择性地使用。优选地，一个或多个蒙片可以是可变的，以改变投影。
此外，本发明涉及一种用于运行操纵器系统的方法。尤其地，该方法在此适用于运行上面提到的操纵器系统中的一个。在此，操纵器系统包括监视设备，并且还或者附加地包括投影设备。该方法包括借助于监视设备来监视操纵器系统的保护区。此外，该方法包括借助于投影设备将保护区信息投影到操纵器系统的周围环境上。在此，可以借助于控制器来执行该方法的各个步骤，该控制器可以包括一个或多个控制设备。例如，监视设备和投影设备可以通过两个分开的控制设备被调节，这些控制设备可以彼此通信。
在此优选在下列参量中的一个上进行上面所描述的保护区信息的投影：保护区的形状和/或形状改变；保护区的大小和/或大小改变；操纵器系统的状态(或者瞬时状态)和/或状态改变；操纵器系统的速度和/或加速度；操纵器系统的定向和/或再定向；操纵器系统的轨迹规划；操纵器系统的运行模式；周围环境地图。由此，可以将涉及保护区配置或保护区监视方面的任何信息投影到周围环境上，或者光学地用信号传递给工人。尤其地，由此可以考虑到可预先给定操纵器系统的运动的轨迹规划，以便将与安全有关的信息用信号传递到周围环境上。
优选地，在运行操纵器系统期间几乎连续地进行保护区信息的投影。优选地，投影可以在操纵器系统的任何内插时钟(interpolationstakt)或者ipo时钟中被适配。由此可以灵活地且动态地将保护区信息用信号传递到周围环境上。
附图说明
下面，参考附图来描述本发明。在此，相同的特征被标注相同的附图标记。其中：
图1示意性示出了根据一实施方式的操纵器系统；
图2示意性示出了根据另一实施方式的包括固定操纵器的操纵器系统；
图3示意性示出了根据另一实施方式的具有两个投影器的无人驾驶运输系统；
图4示意性示出了根据另一实施方式的具有一个投影器的无人驾驶运输系统；
图5示意性示出了根据另一实施方式的具有可运动的投影器的无人驾驶运输系统；
图6示意性示出了根据另一实施方式的具有可转动投影器的无人驾驶运输系统；
图7示意性示出了根据另一实施方式的具有投影器和透镜的无人驾驶运输系统；
图8示意性示出了根据另一实施方式的具有投影器和反射镜的无人驾驶运输系统；以及
图9示意性示出了根据另一实施方式的具有多个光投影的无人驾驶运输系统。
具体实施方式
图1中示出了操纵器系统10，该操纵器系统包括激光扫描器2，以便监视保护区3。保护区3在此具有复杂的轮廓。此外，在操纵器系统10上设置包括投影器4的投影设备。投影器4将光投影5投放到地板上。由此将保护区信息用信号传递给周围环境。在此，该光投影5大于保护区3，并且在地板上标记了包括保护区3的区域。光投影在该情况下被大大简化，以便可以更好地关联保护区。本领域技术人员理解的是，可变地适配光投影的形状或者待关联的保护区的简化程度。在此，保护区3可以在操纵器系统10运行期间动态地适配保护区的形状。由此，工人识别到：其不应当踏进由光投影5标记的区域，因为这会导致保护区受损。
图2中示出了地点固定的操纵器系统10，该操纵器系统包括操纵器11，该操纵器可运动。就像在图1中那样，这里借助于监视设备2来在本地监视保护区3，以便阻止在操纵器11与侵入保护区3中的物件之间的碰撞。此外，利用包括投影器4的投影设备来产生光投影5，该光投影就像图1中那样覆盖了比借助于监视设备2所监视的保护区3更大的区域。由此可以用信号通知工人，其不应接近该区域。
在此，光投影5仅由一条线来形成，该线可以围绕操纵器系统10延伸，但是不必形成闭合轮廓。光投影5可以有利地也部分或完全填充地被投影设备照亮。
在图1和图2中示出的操纵器系统10可以是固定的或可运动的。在图3至图8中描述了无人驾驶运输系统的实施方式，它们同样可以应用在固定的操纵器系统中。在此，无人驾驶运输系统也可以是图1或图2的操纵器系统10的一部分。
图3中示出了无人驾驶运输系统12，该无人驾驶运输系统包括两个投影器4。投影器4被设置在提高的位置上并且可以在地板上产生不同的光投影。通过可选地操控投影器4中的一个，可以控制相应的两个不同的光投影中的哪个应当被投影。由此，如果例如仅存在无人驾驶运输系统的两个不同的保护区配置时，则成本低廉地借助于两个不同的、但是在技术上简单的投影器4来用信号传递这些保护区配置。此外，两个投影器4也可以同时投影，并且共同地将保护区信息用信号传递给周围环境。
图4中示出了无人驾驶运输系统12，该无人驾驶运输系统具有被提高地设置的投影器4。该投影器4可以投影不同的图案。在此，光或者图案被直接投影到地板上。投影器4在此可以可变地对它的投影图案进行调整。运输系统12由此可以非常灵活地适用，因为视应用而定地可以产生个别的投影图案，以便将对应的保护区信息用信号通知给周围环境。
在图5中示出了无人驾驶运输系统12，该无人驾驶运输系统具有三个投影器4，这些投影器被可运动地布置。因为投影器4被可运动地支承，所以光投影的位置可以被改变。投影器4在此可以可转动和/或可摆动地被支承。通过投影器4相对于无人驾驶运输系统10的角度改变可以使得光投影在地板上的位置发生变化，并由此改变投影。此外，通过使一个或多个投映器4发生运动可以在地板上示出特定图案。
图6中示出了无人驾驶运输系统12，其中，在可转动的板台6上设置投影器4。本领域技术人员理解的是，投影器在此可以以可转动受支承的方式被设置在系统上。由投影器4产生投影到地板上的可视的点投影。通过使可转动的板台6快速转动，由此可以在地板上示出闭合轮廓。投影器4在此可以被固定装配，从而使得通过将投影器4进行转动而在地板上示出圈形。虽然仅一个投影器4在该实施方式中被示出，但是也可以在板台6上设置多个这种投影器。通过在这些投影器之间进行转切，可以有利地在地板上示出不同的直径。有利地也可以使用多个投影器，以便将闭合轮廓投影到地板上，其中，通过使用多个投影器可以减少转动速度。投影器4在此也可以被可摆动地支承，从而使得通过机械引导器可以示出预期的图案。通过改变引导器的位置可以改变图案的大小。此外，投影器4的角度可以被促动，例如以电、气动或液压方式促动。通过相应的控制信号，可以与可转动板台6的角度相关地调整投影器4的角度，从而使得将预期的投影图案投影到地板上。
图7中示出了无人驾驶运输系统12，在其上将透镜7装配在提高的位置上。除了透镜之外，也可以使用反射镜和/或棱镜。在运输系统12上设置的投影器4被指向到该透镜7上。透镜反射或者折射由投影器4所发射的光，使得预期的光投影被示出在地板上。通过该使用方案可以借助于投影器4达到或者照亮围绕无人驾驶运输系统12的另一区域。透镜7在此可以发生运动，以改变光投影的位置。此外，也可以使透镜的折射特性发生变化，以便将预期的图案投影在周围环境的预期场所上。通过由投影器4所发出的射束的变化，同样可以使所产生的投影发生变化。此外也可以使多个投影器4指向到透镜7上，以便产生预期的投影图案。
在图8中示出了无人驾驶运输系统12，其中，由投影器4所发射的光通过多个反射镜8、9被反射，以便在地板上示出预期的光投影。在这里，例如在外的反射镜9可以运动，以便控制光投影。
本领域技术人员理解的是，上面提到的实施方式的各个方面的组合也是可行的。例如可以将多个反射镜或透镜相继地布置、有目的地改变反射或者折射特性等等，以便示出预期的光投影。
图9中示出了无人驾驶运输系统12，该无人驾驶运输系统在该图中向右运动。取决于行驶方向和速度，在这里包括激光源的投影器被操控，使得在无人驾驶运输系统12之前和侧向上示出不同的图案。通示出这些线，可以直接用信号传递：这些区域不应被踏入。地板上的光投影5在这里也包括符号，这些符号明示工人：通过光投影5被标出的区域不应被踏入。
如果保护区改变了其大小，则优选地可以光学和/或声学地用信号通知。由此，工人可以识别出：离开了预期的区域。在此，尤其是操纵器系统可以随着保护区的转切来等待，直到相应的区域是空的。如果信息的光学信号传递是不可能的或者如果错误源未在预先限定的时间段内在光学信号传递之后被消除，则也可以给出声学信号。
通过投影也可以示出另外的信息。例如，如果保护区受损，则投影的颜色可以被更换。此外，也可以插入文本式的和/或符号式的信息，或示出待发生的保护区改变，以便相应地报告mrk环境。
利用投影设备可以明确地标记，人员要回避的地面。阴影和标准化的警告符号可以通过强的光辐射器、例如激光器被直接投射到关键位置上。尤其优选地可以监视激光源的有效力的流动(stromfluss)，以识别故障。
附图标记列表
10操纵器系统
11操纵器
12无人驾驶运输系统
2激光扫描器
3保护区
4投影器
5光投影
6可转动板台
7透镜
8、9反射镜