Nahes Vorbeifahren an Hindernissen? Warum langsam?

Der Roboter in seiner Umgebung

Kapazitive Sensoren erlauben das Anhalten des mit ihnen versehenen, sich bewegenden Teils ohne einen Menschen zu berühren. So ist es gewollt.

Im Folgenden liegt der Fokus auf kollaborierenden Robotern, weil dieses Thema wirtschaftlich am interessantesten, aber auch technisch am anspruchsvollsten ist.

Wenn nun ein kollaborierender Roboter sich einer elektrisch leitenden Fläche in seiner Umgebung nähert, kann er nicht unterscheiden, ob das ein Mensch ist, der geschützt werden muss, oder ein feststehendes Teil seiner Arbeitsumgebung. Er wird also anhalten. Das soll er natürlich nicht.

Ein ähnliches Problem entsteht, wenn sich seine Arme einander nähern oder er in der Nähe seines eigenen Fußes arbeiten soll. Am schlimmsten ist ein Kabel, das außerhalb des Roboters zum Werkzeug geführt werden muss. Die Richtwirkung kapazitiver Sensoren – allgemein als Vorteil empfunden, weil kostensparend – ist sehr gering. Ein solches Kabel wirkt wie ein Teil der Umgebung.

Der heutige Stand der Technik besteht darin, die Reichweite der Sensoren (die Entfernung, in der sie abschalten) bei Annäherung an externe leitende Gegenstände – oder sich selbst – zu reduzieren. Das erfordert zwingend, die Bewegung des Roboters entsprechend zu verlangsamen. Die normale Arbeitsgeschwindigkeit eines durch kapazitive Sensoren gesicherten Roboters wird durch die Reichweite seiner Sensoren bestimmt. Sie kann höchstens so hoch sein, dass der Roboter rechtzeitig oder eher im richtigen Abstand (größer als Null) anhält.

Jede Reduktion der Arbeitsgeschwindigkeit ist unerwünscht. Es liegt nahe, dass der Roboter sich schnell bewegen soll, um für seine Arbeit möglichst wenig Zeit zu gebrauchen. Es ist überhaupt nicht einzusehen, dass er sich langsamer bewegen muss, wenn er einen seiner Arme einem andern genähert hat. Das extern zum Werkzeug geführte Kabel macht quasi den kapazitiven Sensor unbrauchbar. Dieser Teil des Roboters ist der, der sich meist am schnellsten bewegt. Ein Gegenstand in unmittelbarer Umgebung, der nicht berührt werden darf, ist ein Unding.

Im Kapitel Benachbarte Sensoren ist beschrieben, wie kooperativ sich unsere Sensoren mit den anderen Armen desselben Roboters, aber auch mit anderen Robotern verhalten. In keinem Fall wird die Reichweite der Sensoren reduziert.

Wenn man Elektroden an Gegenständen in der Umgebung des Roboters anbringt, kann man sie mit einem Signal speisen, dass sie dem nächstliegenden Teil des Roboters „unsichtbar“ macht. Der Roboter kann sich also mit seiner üblichen Arbeitsgeschwindigkeit weiter bewegen und dabei seine volle Sicherheit behalten. Das gilt besonders auch für extern am Roboter verlegte Kabel.

Es ist eine Eigenart unserer Sensoren, die eine bisher nicht bekannte Reichweite haben, dass die Signale von benachbarten Sensoren stark voneinander abhängen. Deshalb ist es meist nicht kritisch, welcher von zwei benachbarten Armen des Roboters sich der Umgebungselektrode nähert.

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