1.一种用于识别三维工作空间中的安全区域的安全系统,所述工作空间包括受控的机械设备,所述系统包括:
围绕工作空间分布的多个传感器,每个传感器与像素网格相关联,用于记录工作空间在传感器视场内的一部分的图像,工作空间多个部分彼此部分重叠;
控制器,其配置为:
传感器相互之间进行配准,使得传感器获得的图像共同代表所述工作空间;
以多个体积生成工作空间的三维表示;
对于强度水平高于阈值的每个传感器像素,初步标记为未占用的体积由穿过该像素的视线光线路径所拦截并在一估计距离处从关联的遮挡传感器终止,标记为已占用的体积对应于光线路径的终点,以及标记为未知的任何体积在沿光线路径的遮挡之外;
对于强度水平低于阈值的每个传感器像素,初步标记为未知的所有体素由穿过该像素的视线光线路径所拦截并在工作空间的边界处终止;
最后标记为未占用的体积,其至少已初步被标记为未占用的一次;以及
在工作空间内映射一个或多个安全体积区域,所述体积区域在机械设备的安全区域外,且仅包括标记为未占用的体积。
2.根据权利要求1所述的安全系统,其中,所述点为体素。
3.根据权利要求1所述的安全系统,其中,所述安全区域为围绕所述机械设备的至少一部分的3d体积。
4.根据权利要求3所述的安全系统,其中,所述控制器响应于所述传感器对所述工作空间的实时监控,并配置为响应于由所述传感器检测到的进入所述安全区域的侵入而改变所述机械设备的运行。
5.根据权利要求4所述的安全系统,其中,所述安全区域在所述3d体积内被划分为多个嵌套的子区域,检测到的对每个所述子区域的侵入使所述机械设备的运行产生不同程度的改变。
6.根据权利要求1所述的安全系统,其中,所述传感器为3d传感器。
7.根据权利要求6所述的安全系统,其中,所述传感器的至少其中一些为飞行时间相机。
8.根据权利要求6所述的安全系统,其中,所述传感器的至少其中一些为3dlidar传感器。
9.根据权利要求6所述的安全系统,其中,所述传感器的至少其中一些为立体视觉相机。
10.根据权利要求1所述的安全系统,其中,所述控制器配置为识别正由所述机械设备处理的工件,并且在产生所述安全区域时将所述工件视为所述机械设备的一部分。
11.根据权利要求4所述的安全系统,其中,所述控制器配置为根据人运动的模型计算地扩展至所述工作空间中的侵入。
12.一种在三维工作空间中安全运行机械设备的方法,所述方法包括以下步骤:
用围绕工作空间分布的多个传感器监控所述工作空间,每个传感器与像素网格相关联,用于记录工作空间在传感器视场内的一部分的图像,工作空间多个部分彼此部分重叠;
传感器相互之间进行配准,使得传感器获得的图像共同代表所述工作空间;
计算地生成存储在计算机存储器中的工作空间的三维表示;
对于强度水平高于阈值的每个传感器像素,在计算机存储器中,初步标记为未占用的体积由穿过该像素的视线光线路径所拦截并在一估计距离处从关联的遮挡传感器终止,标记为已占用的体积对应于光线路径的终点,以及标记为未知的任何体积在沿光线路径的遮挡之外;
对于强度水平低于阈值的每个传感器像素,初步标记为未知的所有体素由穿过该像素的视线光线路径所拦截并在工作空间的边界处终止;
最后标记为未占用的体积,其至少已初步被标记为未占用的一次;以及
在工作空间内计算地映射一个或多个安全体积区域,所述体积区域在机械设备的安全区域外,且仅包括标记为未占用的体积。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述点为体素。
14.根据权利要求12所述的方法,其中,所述安全区域为围绕所述机械设备的至少一部分的3d体积。
15.根据权利要求14所述的方法,还包括以下步骤:通过响应地改变所述机械设备的运行,对检测到的侵入所述安全区域做出响应。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述安全区域在所述3d体积内被划分为多个嵌套的子区域,检测到的侵入每个所述子区域使所述机械设备的运行产生不同程度的改变。
17.根据权利要求12所述的方法,还包括以下步骤:计算地识别由所述机械设备处理的工件,并且在生成所述安全区域时将所述工件作为所述机械设备的一部分来处理。
18.根据权利要求15所述的方法,还包括以下步骤:根据人运动的模型,计算地扩展至所述工作空间中的侵入。
19.根据权利要求17所述的方法,其中,计算地识别的步骤使用神经网络执行。
20.根据权利要求12所述的方法,还包括以下步骤:为所述机械设备生成安全动作约束并据此控制所述机械设备。
21.根据权利要求12所述的方法,其中所述机械设备为至少一个机器人。
22.一种用于强制执行机械设备的安全运行的安全系统,所述机械设备在三维(3d)工作空间中执行活动,所述系统包括:
围绕工作空间分布的多个传感器,每个传感器与像素网格相关联,用于记录工作空间在传感器视野内的一部分的图像,所述工作空间多个部分共同覆盖整个工作空间;
计算机存储器,用于存储(i)来自传感器的多个图像,(ii)机械设备的模型以及在活动进行期间其允许的运动,以及(iii)指定机械设备靠近人的速度限制以及机械设备与人之间的最小间隔距离的安全协议;以及
处理器,其配置为:
从存储的图像计算地生成工作空间的3d空间表示;
识别工作空间的第一3d区域,所述第一3d区域对应于机械设备在工作空间内所占用的空间,该空间通过围绕机械设备的3d包络扩大,所述包络根据存储的模型跨越允许的运动;
识别工作空间的第二3d区域,所述第二3d区域对应于人在工作空间内已占用的或可能占用的空间,该空间通过围绕人的3d包络扩大,所述包络对应于人在预定的未来时间内在工作空间内的预期运动;和
基于第一和第二区域之间的接近程度,根据安全协议限制机械设备的活动。
23.根据权利要求22所述的安全系统,其中,所述工作空间计算地表示为多个体素。
24.根据权利要求22所述的安全系统,其中,所述处理器配置为至少部分地基于由所述机械设备提供的状态数据来识别与所述机械设备相对应的区域。
25.根据权利要求24所述的安全系统,其中,所述状态数据为安全级的,且通过安全级通信协议提供。
26.根据权利要求3所述的安全系统,其中,所述状态数据为非安全级的,而是由从所述传感器接收的信息来验证。
27.根据权利要求24所述的安全系统,其中,通过构造机器人模型、移除在所述模型内检测到的对象以及如果有任何剩余对象与所述机械设备相邻则停止所述机械设备来验证所述状态数据。
28.根据权利要求24所述的安全系统,其中,通过使用计算机视觉来识别所述机械设备的位置并将其与报告的位置进行比较来验证所述状态数据。
29.根据权利要求24所述的安全系统,其中,所述状态数据由所述传感器在没有与所述机械设备的任何接口的情况下确定。
30.根据权利要求22所述的安全系统,其中,所述第一3d区域被划分为多个嵌套的、在空间上不同的3d子区域。
31.根据权利要求25所述的安全系统,其中,所述第二3d区域与每个子区域之间的重叠使所述机械设备的运行发生不同程度的改变。
32.根据权利要求24所述的安全系统,其中,所述处理器还配置为识别由所述机械设备正在处理的工件,并且在识别所述第一3d区域时将所述工件视为所述机械设备的一部分。
33.根据权利要求22所述的安全系统,其中,所述处理器配置为动态地控制所述机械设备的最大速度,以防止除了当所述机械设备停止时之外所述机械设备与人之间的接触。
34.根据权利要求22所述的安全系统,其中,所述处理器配置为基于所述接近程度来计算碰撞的最小可能时间。
35.根据权利要求22所述的安全系统,其中,所述处理器响应于所述传感器对所述工作空间的实时监控,并配置为响应于由所述传感器检测到的进入所述工作空间的侵入而改变所述机械设备的运行。
36.根据权利要求22所述的安全系统,其中所述机械设备为至少一个机器人。
37.一种在三维(3d)工作空间中安全运行机械设备的方法,所述方法包括以下步骤:
用围绕工作空间分布的多个传感器监控所述工作空间,每个传感器与像素网格相关联,用于记录工作空间在传感器视场内的一部分的图像,工作空间多个部分彼此部分重叠;
传感器相互之间进行配准,使得传感器获得的图像共同代表所述工作空间;
在计算机存储器中存储(i)来自传感器的多个图像,(ii)机械设备的模型以及在活动进行期间其允许的运动,以及(iii)指定机械设备靠近人的速度限制以及机械设备与人之间的最小间隔距离的安全协议;
从存储的图像计算地生成工作空间的3d空间表示;
计算地识别工作空间的第一3d区域,所述第一3d区域对应于机械设备在工作空间内所占用的空间,该空间通过围绕机械设备的3d包络扩大,所述3d包络根据存储的模型跨越允许的运动;
计算地识别工作空间的第二3d区域,所述第二3d区域对应于人在工作空间内已占用的或可能占用的空间,该空间通过围绕人的3d包络扩大,所述3d包络对应于人在预定的未来时间内在工作空间内的预期运动;和
基于第一和第二区域之间的接近程度,根据安全协议限制机械设备的活动。
38.根据权利要求31所述的方法,其中,所述工作空间计算地表示为多个体素。
39.根据权利要求31所述的方法,其中,所述第一3d区域被划分为多个嵌套的、在空间上不同的3d子区域。
40.根据权利要求33所述的方法,其中,所述第二3d区域与每个子区域之间的重叠使所述机械设备的运行发生不同程度的改变。
41.根据权利要求31所述的方法,还包括以下步骤:识别由所述机械设备正在处理的工件,并在计算地识别所述第一3d区域时将所述工件作为所述机械设备的一部分来处理。
42.根据权利要求31所述的方法,其中,限制所述机械设备的活动包括与所述接近程度的平方根成比例地控制所述机械设备的最大速度。
43.根据权利要求31所述的方法,其中,限制所述机械设备的活动包括基于所述接近程度计算碰撞的最小可能时间。
44.根据权利要求31所述的方法,还包括以下步骤:响应于由所述传感器检测到的进入所述工作空间的侵入而改变所述机械设备的运行。
45.根据权利要求31所述的方法,其中所述机械设备为至少一个机器人。
46.一种用于识别三维(3d)工作空间中的安全区域的安全系统,所述工作空间包括执行活动的机械设备,所述系统包括:
围绕工作空间分布的多个传感器,每个传感器包括像素网格,用于记录工作空间在传感器视场内的一部分的图像,所述工作空间多个部分共同覆盖整个工作空间;
计算机存储器,用于存储(i)来自传感器的多个图像,(ii)机械设备的模型以及在活动进行期间其允许的运动,以及(iii)指定机械设备靠近人的速度限制以及机械设备与人之间的最小间隔距离的安全协议;以及
处理器,其配置为:
从存储的图像计算地生成工作空间的3d空间表示;
随时间识别并监控机械设备在工作空间内占用的空间作为3d机械设备区域的表示,并根据存储的模型在机械设备区域周围生成跨越机械设备的允许运动的3d包络区域;
识别机械设备与工作空间内的工件之间的相互作用;
响应于识别的相互作用,更新机械设备区域以包括工件并根据存储的模型和更新的机械设备区域更新包络区域;和
根据安全协议,随更新在机器人区域周围计算地生成3d安全区域。
47.根据权利要求46所述的安全系统,其中所述处理器还配置为:
识别体积中与工作空间内的人已占用的或可能占用的空间相对应的区域;和
基于机器人区域与人已占用的区域之间的接近程度,根据安全协议限制机器人的活动。
48.根据权利要求47所述的安全系统,其中,所述人已占用的区域通过围绕所述人的3d包络扩大,所述3d包络对应于所述人在预定的未来时间内在所述工作空间内的预期运动。
49.根据权利要求46所述的安全系统,其中,所述处理器还配置为在所述图像中识别工作空间中除所述机器人和所述工件之外的的物品,所述处理器像人一样识别检测到的物品不是机器人或工件的一部分且不是以其他方式识别到的物品。
50.根据权利要求49所述的安全系统,其中,所述处理器配置为在所述图像中检测所述工作空间内的物品并接收其外部提供的标识,所述处理器像人一样识别检测到的物品不是机器人或工件的一部分且针对检测到的物品尚未收到外部提供的标识。
51.根据权利要求46所述的安全系统,其中,所述工作空间计算地表示为多个体素。
52.根据权利要求46所述的安全系统,其中所述机械设备为至少一个机器人。
53.一种在三维(3d)工作空间中安全运行机械设备的方法,所述方法包括以下步骤:
用围绕工作空间分布的多个传感器监控所述工作空间,每个传感器包括像素网格,用于记录工作空间在传感器视场内的一部分的图像,工作空间多个部分彼此部分重叠;
传感器相互之间进行配准,使得传感器获得的图像共同代表所述工作空间;
在计算机存储器中存储(i)来自传感器的多个图像,(ii)机械设备的模型以及在活动进行期间其允许的运动,以及(iii)指定机械设备靠近人的速度限制以及机械设备与人之间的最小间隔距离的安全协议;
从存储的图像计算地生成工作空间的3d空间表示;
随时间计算地识别并监控机械设备在工作空间内占用的空间作为3d机械设备区域的表示,并根据存储的模型在机械设备区域周围生成跨越机械设备的允许运动的3d包络区域;
识别机械设备与工作空间内的工件之间的相互作用;
响应于识别的相互作用,根据存储的模型和更新的机械设备区域,计算地更新机械设备区域以包括工件,并计算地更新包络区域;和
根据安全协议,随更新在机器人区域周围计算地生成3d安全区域。
54.根据权利要求53所述的方法,还包括以下步骤:
识别体积中与工作空间内的人已占用的空间相对应的区域;和
基于机器人区域与人已占用的区域之间的接近程度,根据安全协议限制机器人的活动。
55.根据权利要求54所述的方法,进一步包括以下步骤:通过围绕人的3d包络来扩大人已占用的区域,所述3d包络对应于人在预定的未来时间内在工作空间内的预期运动。
56.根据权利要求53所述的方法,还包括以下步骤:(i)在图像中识别工作空间中除机械设备和工件之外的物品,以及(ii)像人一样识别检测到的物品不是机械设备或工件的一部分且不是以其他方式识别到的物品。
57.根据权利要求56所述的方法,还包括以下步骤:(i)在图像中检测工作空间内的物品并接收其外部提供的标识,以及(ii)像人一样识别检测到的物品不是机械设备或工件的一部分且针对检测到的物品尚未收到外部提供的标识。
58.根据权利要求53所述的方法,其中,所述工作空间计算地表示为多个体素。
59.根据权利要求53所述的方法,其中所述机械设备为至少一个机器人。