(57)【要約】【課題】高いコスト効率で実施することができ、稼働率を高めるとともに、共通の作業空間でマシンと操作員との安全な協働を促す自律動作マシンから人を防護するためのシステムを提供する。【解決手段】入力信号（４４）に基づいて自律動作マシン（１２）に対する制御を実行する安全コントローラ（２４）と、入力信号（４４）を生成する身体装着デバイス（４２）とを備えるシステム（１０）。身体装着デバイス（４２）は、所定の態様での人へのフェイルセーフな配置および固定を確実にする安全手段（５０）を有する。安全手段（５０）は、身体装着デバイスが所定の態様で配置および固定されているときにのみ、入力信号（４４）を生成するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律動作マシン（１２）から人を防護するためのシステム（１０）であって、
入力信号（４４）に基づいて、前記自律動作マシン（１２）に対する制御を実行する安全コントローラ（２４）と、
前記入力信号（４４）を生成する身体装着デバイス（４２）とを備え、
前記身体装着デバイス（４２）は、所定の態様での前記身体装着デバイス（４２）の前記人へのフェイルセーフな配置および固定を確実にする安全手段（５０）をさらに備え、
前記身体装着デバイス（４２）は、前記身体装着デバイス（４２）が前記所定の態様で配置および固定されているときにのみ、前記入力信号（４４）を生成するように構成されている、システム。
【請求項２】
前記安全手段（５０）は前記身体装着デバイス（４２）を前記所定の態様で前記人に固定するフェイルセーフなインターロック装置（５２）を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記安全手段（５０）は、前記身体装着デバイス（４２）が前記所定の態様で前記人に配置されているかどうかを判断するセンサ（５６）を備える、請求項１または請求項２いずれか１項に記載のシステム。
【請求項４】
前記センサ（５６）は、前記身体装着デバイスが前記所定の態様で固定されているときにのみ、前記人のバイタルサイン、特に前記人の心拍を検出するように構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記身体装着デバイス（４２）は前記安全手段（５０）のステータスをフェイルセーフな態様で評価する評価ユニット（５８）を備え、前記評価ユニット（５８）は、特に、２つの個別の処理ユニット（６０ａ，６０ｂ）を備える冗長設計である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記安全コントローラ（２４）は前記自律動作マシン（１２）の規定された作業エリア（２０）内の前記身体装着デバイス（４２）の位置を判断し、前記検出された位置に基づいて、前記自律動作マシン（１２）を制御するようにさらに構成されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記身体装着デバイス（４２）はその現在の位置を判断する位置測位手段（６２）を備え、前記身体装着デバイス（４２）は前記判断された現在の位置を前記安全コントローラ（２４）に送信するように構成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記自律動作マシン（１２）は、前記身体装着デバイス（４２）が前記自律動作マシン（１２）の規定された作業エリア（２０）内にあるかどうかを判断し、前記安全コントローラ（２４）と連携して、または前記安全コントローラ（２４）とは独立して、そのプロセスに対する制御を実行するように構成されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記身体装着デバイス（４２）は無線通信ネットワーク、特に超広帯域無線技術を使用する近距離無線通信ネットワークを介して通信する通信手段（４８）を備え、前記システムは前記無線通信ネットワークを介して前記身体装着デバイス（４２）と通信するために、前記安全コントローラ（２４）に関連付けられている１つまたは複数の受信機をさらに備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記安全コントローラ（２４）は前記無線通信ネットワークの位置決定手段を使用して前記身体装着デバイス（４２）の位置を特定し、前記決定された位置に基づいて制御を実行するように構成されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記安全コントローラ（２４）は、前記自律動作マシン（１２）が動作する規定された作業空間（１６）内の前記身体装着デバイス（４２）を記録し、追跡するように構成されている、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記安全コントローラ（２４）は前記規定された作業空間（１６）への立ち入りを制御し、前記身体装着デバイス（４２）を有する人にのみ立ち入りを許可するようにさらに構成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記安全コントローラ（２４）は、前記ログインされた身体装着デバイス（４２）から入力信号（４４）が受信されないときには、前記自律動作マシン（１２）を安全な状態にする、特に前記自律動作マシンを安全に停止するように構成されている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
身体装着デバイス（４２）の所定の態様での人へのフェイルセーフな配置および固定を確実にする安全手段（５０）を有する自律動作マシン（１２）から、前記人を防護するための身体装着デバイス（４２）であって、前記身体装着デバイス（４２）は、前記身体装着デバイス（４２）が前記所定の態様で配置および固定されているときにのみ、安全コントローラ（２４）のための入力信号（４４）を生成するように構成されている、身体装着デバイス。
【請求項１５】
自律動作マシン（１２）から人を防護するための方法（１００）であって、前記方法は、
―  身体装着デバイス（４２）を所定の態様で前記人に配置および固定するステップと、
―  前記身体装着デバイス（４２）の安全手段（５０）によって、前記身体装着デバイス（４２）の前記人へのフェイルセーフな配置および固定を確実にするステップと、
―  前記身体装着デバイス（４２）によって、入力信号（４４）を生成するステップと、
―安全コントローラ（２４）によって、入力信号（４４）に基づき前記自律動作マシン（１２）に対する制御を実行するステップとを含み、
前記身体装着デバイス（４２）は、前記身体装着デバイス（４２）が前記所定の態様で配置および固定されているときにのみ、前記入力信号（４４）を生成する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律動作マシンから人を防護するためのシステムおよびその方法に関する。また、本発明は自律動作マシンから人を防護するための身体装着デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業環境では、自律動作マシンがますます使用されるようになっている。自律動作マシンは、操作員によるほんのわずかな制御で、またはそれもなく、規定された作業空間で独立して動作する。自律動作マシンの例には、特に、独立ロボット、無人運搬システムの無人搬送車（ＡＧＶ）または自律クレーンがあげられる。
【０００３】
他の設備のように、自律動作マシンは、所轄当局による承認を受けるために関連する安全規格を順守しなければならない。具体的には、自律動作マシンは、同じ作業空間にいる人または物体に対する脅威を与えないように設計しなければならない。これは柵または防壁などの固定された設備によって空間的に自律動作マシンを隔離することにより、また人および物体が内側にない状態で作業エリアを封鎖したときにしかマシンの電源がオンにならないことを確実にすることにより達成することができる。
空間の分離は高水準の安全性を可能にするが、一般には自律動作マシンの全潜在能力を活用するうえでは自律動作マシンを高価にし、柔軟性なく、かつひどく制限する。
【０００４】
さらに、現在のところあらゆるプロセスを完全に自動化することはできず、操作員は少なくとも一時的にさまざまな状況でその場にいなければならない。しかし、固定された設備および静的な安全手段では、操作員が作業空間に立ち入るたびに自律動作マシンの電源をオフにする必要があるだろう。このことはマシンの全体的な稼働率を大幅に低下させる。
【０００５】
代替例として、各自律動作マシンに、マシンと一緒に動き、変化するマシンの作業エリアを動的に監視するそれ自体の安全装置を装備することができる。しかし、自律動作マシンの複雑さによっては、当該安全装置は実施するのが極めて難しくなることがあり、各自律動作マシンに個々に合わせなければならない。このために複雑で高価な安全コンセプトになることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そのため、本発明の目的は、高いコスト効率で実施することができ、稼働率を高めるとともに、共通の作業空間でマシンと操作員との安全な協働を促す自律動作マシンから人を防護するためのシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によると、入力信号に基づいて自律動作マシンに対する制御を実行する安全コントローラと、入力信号を生成する身体装着デバイスとを備える、自律動作マシンから人を防護するシステムが提供され、前記身体装着デバイスは身体装着デバイスの所定の態様（manner）での人へのフェイルセーフな配置および固定を確実にする安全手段をさらに備え、前記身体装着デバイスは身体装着デバイスが所定の態様で配置および固定されているときにのみ、入力信号を生成するように構成されている。
【０００８】
本発明の別の態様によると、自律動作マシンから人を防護するための方法がさらに提供され、前記方法は、
―  身体装着デバイスを所定の態様で人に配置および固定するステップと、
―  身体装着デバイスの安全手段によって、身体装着デバイスの人へのフェイルセーフな配置および固定を確実にするステップと、
―  身体装着デバイスによって、入力信号を生成するステップと、
―  安全コントローラによって、入力信号に基づいて自律動作マシンに対する制御を実行するステップと、
を含み、
身体装着デバイスは、身体装着デバイスが所定の態様で配置および固定されているときにのみ、入力信号を生成する。
【０００９】
本発明のさらに別の態様によると、身体装着デバイスの所定の態様での人へのフェイルセーフな配置および固定を確実にする安全手段を有する、自律動作マシンから人を防護する身体装着デバイスが提供される。前記身体装着デバイスは、身体装着デバイスが所定の態様で配置および固定されているときにのみ、安全コントローラ用の入力信号を生成するようにさらに構成されている。
【００１０】
本発明のアイデアは、自律動作マシンから操作員を防護するための動的な安全環境を作ることである。動的な安全環境では、操作員自身が自律動作マシンの安全コントローラと対話する身体装着デバイスを使用することによって安全システムの一部になる。
【００１１】
身体装着デバイスは、人に所定の態様で装着されて固定されると、インターロック、ライトバリアなどの他の公知の安全センサのように、安全コンセプトに含むことができる。それにより、より柔軟な安全コンセプトが実現可能で、特定のニーズに適応することができる。したがって、静的な安全環境を、共通の作業空間にいる人の動きに対応する動的な安全センサによって向上させることができる。
【００１２】
身体装着デバイスは、身体装着デバイスの所定の態様でのフェイルセーフな配置および固定を確実にする安全手段を備える。したがって、安全手段は、身体装着デバイスが関連する安全規格を順守する安全装置として分類できることを確実にする。例えば、安全手段は身体装着デバイス自体がＩＳＯ  １３８４９安全規格の安全パフォーマンスレベルｄ（ＰＬ  ｄ）に準拠することを確実にしてもよい。それにより、身体装着デバイスは自律動作マシンの安全コンセプトにおける他の安全装置に効果的に置き換わることができ、それによりコスト効率の高い安全コンセプトに貢献するだろう。
【００１３】
安全装置を操作員に関連付けることで、共通の作業空間における操作員と身体装着デバイスとの協働をさらに向上させてもよい。特に、安全装置を操作員に関連付けることで、同じ作業空間に操作員が存在する場合でも、自律動作マシンの動作を続けさせてもよい。それにより、総合的な稼働率を向上させることができる。
【００１４】
安全装置を操作員に関連付けることは、それ自体が関連安全規格に準拠するが、さらに、自律動作マシンにとってよりバランスのとれかつ調和した安全コンセプトを可能にし、操作員に装着される安全装置と自律動作マシンの安全装置との調和が実現可能である。他の（動的な）安全装置との追加の調和により、自律動作マシンは共通の作業空間でより自由に動作でき、したがって、共通の作業空間での協働を大きく遮る全体的に動作する安全装置によって制限されることなく、自律動作マシンはその全潜在能力を活用することが可能である。
【００１５】
好適な改良形態において、安全手段は、身体装着デバイスを所定の態様で人に固定するフェイルセーフなインターロック装置を備える。
【００１６】
フェイルセーフなインターロック装置は、身体装着デバイスが所定の態様で固定されることを確実にする。身体装着デバイスは、インターロック装置が固定されたときにのみ、入力信号を生成する。それにより、操作員が身体装着デバイスを紛失したか、または故意に脱いだことを簡単に確認することができる。したがって、この改良形態は、高い安全パフォーマンスレベルの実現に簡単かつ効果的に貢献する。
【００１７】
さらなる改良形態において、安全手段は、身体装着デバイスが所定の態様で人に配置されているかどうかを判断するためのセンサを備える。
【００１８】
この改良形態は、高い安全パフォーマンスレベルの実現にさらに貢献する。デバイスが正しく配置されているかどうかを点検することによって、デバイスが実際に正しい位置で人に取り付けられていることを確認することができる。好ましくは、センサはインターロック装置とは独立して動作する。したがって、インターロック装置およびセンサは、組み合わせて、ＩＳＯ  １３８４９安全規格のパフォーマンスレベルｄ（ＰＬ  ｄ）までの安全水準を保証することができる。
【００１９】
特に好適な改良形態において、センサは、身体装着デバイスが所定の態様で固定されているときにのみ、人のバイタルサイン、特に人の心拍を検出するように構成されている。
【００２０】
身体装着デバイスの正しい施用を確認するためにバイタルサインを点検することで、身体装着デバイスの本質安全性を一層改善し、誤使用を効果的に排除することができる。それにより、ＩＳＯ  １３８４９のＰＬ  ｄなどの高い安全水準を達成することができる。
【００２１】
さらなる改良形態において、身体装着デバイスは安全手段のステータスをフェイルセーフに評価する評価ユニットを備え、前記評価ユニットは特に２つの個別の処理ユニットを備える冗長設計である。
【００２２】
ステータスをフェイルセーフに評価するとは、判断されたステータスの正しさを点検する追加プロセスがあるということである。好ましくは、ステータスは第２評価ユニットによって独立して点検され、安全手段のステータスが正しく査定されたかどうかを安全に判断するために、個々の結果を互いに比較する。そのため、評価は、現在のステータスを冗長的に判断するために、デュアルまたはマルチチャンネル設計であることが好ましい。
【００２３】
さらなる改良形態において、安全コントローラは、自律動作マシンの規定された作業エリア内の身体装着デバイスの位置を判断し、検出された位置に基づいて自律動作マシンを制御するようにさらに構成されている。
【００２４】
この改良形態では、身体装着デバイスの現在の位置を判断し、それを使用して、現在の安全要件を査定する。そのため、安全性の査定は動的であり、身体装着デバイスを着用している操作員の位置によって変化する。それにより、より柔軟な安全コンセプトが実現可能である。
【００２５】
特に好適な改良形態において、身体装着デバイスはその現在の位置を判断する位置測位手段を備え、身体装着デバイスは判断された現在の位置を安全コントローラに送信するように構成されている。
【００２６】
この改良形態では、身体装着デバイスは自己の位置を判断することができる。これは、絶対位置情報および／または相対位置情報、ならびに移動ベクトル、速度または加速度などの別の位置関連情報を含んでもよい。専用位置情報を提供することにより、安全コンセプトを一層向上することができる。
【００２７】
さらなる改良形態において、自律動作マシンは、身体装着デバイスが自律動作マシンの規定された作業エリア内にあるかどうかを判断し、安全コントローラと連携して、または安全コントローラとは独立して、そのプロセスに対する制御を実行するように構成されている。
【００２８】
この改良形態では、自律動作マシンはその作業エリア内の身体装着デバイスを検出することができる。それにより、自律動作マシンの自立性が向上すると同時に、操作員の安全が効果的に確保される。
【００２９】
さらなる改良形態において、身体装着デバイスは無線通信ネットワーク、特に超広帯域無線技術を使用した専用近距離無線通信ネットワーク（dedicated short-range radio communication network）を介して通信する通信手段を備え、前記システムは、無線通信ネットワークを介して身体装着デバイスと通信するために、安全コントローラに関連付けられている１つまたは複数の受信機をさらに備える。
【００３０】
この改良形態では、身体装着デバイスは安全コントローラと追加情報を共有することができる。追加情報とは、例えば、身体装着デバイスのステータスまたは位置情報とすることができるであろう。それにより、追加の安全関連情報がコントローラによって考慮されるため、安全コンセプトを一層向上することができる。
【００３１】
特に好適な改良形態において、安全コントローラは、無線通信ネットワークの位置決定手段を使用して身体装着デバイスの位置を特定し、決定された位置に基づいて制御を実行するように構成されている。
【００３２】
この改良形態により、したがって、身体装着デバイスは近距離無線通信を使用して屋内ナビゲーションシステムの一部として使用されてもよい。それにより、位置情報を取得することができ、それに基づいて安全コントローラは自律動作マシンに対する制御を実行することができる。
【００３３】
さらなる改良形態において、安全コントローラは自律動作マシンが動作する規定された作業空間内の身体装着デバイスを記録し、追跡するように構成されている。
【００３４】
この改良形態では、安全コントローラは作業空間内の身体装着デバイスの動向を追跡する。それにより、自律動作マシンが身体装着デバイスを着用している操作員を妨害しないように、自律動作マシンを制御することができる。安全コントローラと登録されている身体装着デバイスとの連絡が途絶える場合、自律動作マシンは、例えば、自律動作マシンの駆動装置を電源から遮断することにより、安全状態にすることができる。
【００３５】
特に好適な改良形態では、安全コントローラは規定された作業空間への立ち入りを制御し、身体装着デバイスを有する人にのみ立ち入りを許可するようにさらに構成されている。
【００３６】
この改良形態によると、安全コントローラは、例えば、カルーセル、ライトバリアまたは安全マットによってガードされる入口点をもつ柵を使用して、作業空間への立ち入りを制限することができる。所定の態様でインターロックされて配置された身体装着デバイスを有する操作員にのみ、規定された作業空間への立ち入りが許可される。他の人または身体装着デバイスを有するがインターロック状態の信号を発信しないか、もしくは少なくとも正しく発信しない人は、作業空間に入ろうとするときに、作業空間に入ることを阻止されるか、または自律動作マシンが強制的にシャットダウンされる。そのため、安全コントローラは自律動作マシンを安全な状態にするように構成されており、特に、ログインされた身体装着デバイスから入力信号が受信されないときには、自律動作マシンは安全に停止される。さまざまな安全コンポーネントの組合せが、安全で、しかもコスト効率の高い安全実施態様に貢献する。
【００３７】
さらなる利点は、説明および添付の図面から明らかになるであろう。
【００３８】
言うまでもなく、以上述べた特徴および以下に説明する特徴は、具体的にあげた組合せだけでなく、本発明の範囲を逸脱することなく、他の組合せまたは単独でも使用してもよい。
【００３９】
本発明の実施形態を図面に図示し、後の説明で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のシステムの実施形態の適用シナリオを模式図で示す。
【図２】本発明のシステムの好適な実施形態を模式的な線図で示す。
【図３】身体装着デバイスの実施形態を示す。
【図４】本発明の方法の実施形態をフローチャートで示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、本発明のシステムの実施形態の好適な適用シナリオを示す。システムはその全体を参照符号１０で示す。
【００４２】
このシナリオでは、本開示の意味における自律動作マシン１２を表す２つの無人搬送車１２ａ，１２ｂおよび自律クレーン１２ｃが図示されている。各自律動作マシン１２は、本質的に操作員による専用制御なく、所定のタスクを行うように構成されている。あげられる実施例では、無人搬送車１２ａ，１２ｂは商品または材料をクレーン１２ａ，１２ｂに、またこれらから自律的に搬送するように構成されてもよい。一方、クレーン１２ｃは無人搬送車１２ａ，１２ｂから商品または材料を持ち上げるように構成されている。
【００４３】
自律動作マシン１２は、この実施形態では、規定された作業空間１６（ここでは破線で示される）にとどめられ、そこで自由に動作することができる。したがって、無人搬送車１２ａ，１２ｂは、その荷物を搬送するために固定ルートなしで自由に移動してもよい。クレーン１２ｃは作業空間１６内の固定設備であるが、クレーン１２ｃは規定された作業エリア２０内においては制限なくそのブーム（boom）１８を動作させることができる。
【００４４】
このシナリオにおいて、作業空間１６は作業空間１６への立ち入りを制限するために柵２２に取り囲まれている。安全コントローラ２４は作業空間１６を監視して、作業空間１６内の物体の動きに関連する危険を防ぐ。
【００４５】
一実施形態において、安全コントローラは、規定されていない動きが検出された場合に、作業空間１６内の設備をシャットダウンする単純な安全スイッチングデバイスとすることができる。別の実施形態においては、安全コントローラ２４は、高度な安全制御機能を実装している構成可能な安全コントローラまたはプログラマブル安全コントローラである。安全制御機能は、作業空間１６または内部で作業しているマシンに関連付けられている複数のセンサを評価してもよい。さらに、安全制御機能は、例えば、作業空間１６を固定してそれへの立ち入りを拒否することによって、１つまたは複数の設備を電源から切断してシャットダウンすることによって、または設備の現在のプロセスを安全な状態にするように制御することによって、さまざまな方法で制御を実行してもよい。
【００４６】
安全コントローラ２４は、安全カメラ２６、ライトバリア２８、安全マット３０または非常停止ボタン３２などのさまざまな信号デバイスから入力信号を受信することができる。入力信号は、安全違反が発生したかどうかを判断するために、フェイルセーフな評価ユニット３４によって個々に、または組み合わせて評価してもよい。違反が検出される場合、安全コントローラ２４は、ここでは設備の駆動装置３８の電源内に配置されている接触器３６によって示されるように、フェイルセーフに関連設備をシャットダウンするように構成されていてもよい。
【００４７】
本開示によるシステム１０は、自律動作マシン１２と同じ作業空間内で働く必要のある操作員４０のために、追加の安全装置も含む。追加安全装置は操作員の身体に所定の態様で装着される身体装着デバイス４２である。図１による実施形態では、身体装着デバイス４２は操作員が手首または足首に着用するリストバンドである。
【００４８】
身体装着デバイス４２は他の安全装置２６，２８，３０，３２と同様に構成されて、好ましくは他の安全装置２６，２８，３０，３２に加えて、安全コントローラ２４に入力信号を提供する。身体装着デバイス４２は入力信号をフェイルセーフな仕方で提供するように構成されている。したがって、身体装着デバイス４２は身体装着デバイス４２の所定の態様でのフェイルセーフな配置および固定を確実にする追加の安全手段を備える。
【００４９】
安全手段は、特に、身体装着デバイス４２が所定の態様で人に配置されているかどうかを、身体装着デバイス４２のロックデバイスとは独立して判断するセンサを含んでもよい。
【００５０】
好適な実施形態では、センサは、身体装着デバイスが所定の態様で身体に配置されているとき、人のバイタル（vital）サインを検出する。例えば、身体装着デバイスは、操作員の皮膚に相対する表面に、リストバンドが操作員の手首または足首にしっかりと固定（lock）されているときにのみ心拍を検出する心拍センサを有するリストバンドとすることができるであろう。それにより、身体装着デバイス４２は所定の態様で固定されるだけでなく、配置（arrange）されることも確実にすることができる。
【００５１】
身体装着デバイス４２は上記に述べたリストバンドに制限されないことに留意されたい。専用の作業服、ヘルメット、靴または手袋などの身体装着デバイス４２の他の実施形態も同様に考えられる。さらに、これらの実施形態は操作員に身体装着デバイス４２が正しく配置または固定されていることを判断するために、他のセンサを有してもよい。例えば、身体装着デバイス４２が正しく配置されて、使用されているかどうかを、例えば皮膚の接触を判断することにより判断する圧力センサ、電気センサ、または複数の異なるセンサの組合せが考えられる。最後に、身体装着デバイス４２は操作員の皮下に埋め込まれ、正しく配置されて動作しているときに入力信号を提供するインプラントであってもよい。
【００５２】
さらに、異なるシナリオにおいて、操作員は、２つの身体装着デバイスを、例えば両手に着用することが要求されてもよい。このことは２つの身体装着デバイスが適切な場所に接続されているとき、身体だけでなく、身体の部位も同様に、例えば両手首および両手を防護できる利点を有する。
【００５３】
実際の設計に関係なく、身体装着デバイス４２は他の安全デバイスのように本質的フェイルセーフであるようにさらに設計するべきである。そのため、好適な実施形態による身体装着デバイス４２はデバイスのステータスをフェイルセーフな態様で評価する評価ユニットを備える。これは、関連付けられている安全センサを個々に評価する２つ以上の個別処理ユニットを備えるデュアルまたはマルチチャネル評価ユニットによって実現してもよい。なおフェイルセーフな評価はマルチチャネル設計に制限されるわけではないことに留意されたい。フェイルセーフな評価を確実にする本質安全機能を含む専用安全チップなどの他の手段が考えられる。
【００５４】
本発明による身体装着デバイス４２で達成できる安全コンセプトは多方面にわたる。
【００５５】
身体装着デバイス４２を付けた操作員は安全システム全体の一部になり、よりフレキシブルな安全コンセプトが可能になる。特に、デバイス４２を着用した操作員は、自律動作マシンが動作を停止しなくても、作業空間１６に入ることが可能である。言い換えると、身体装着デバイス４２は操作員が共通の作業空間１６で自律動作マシンと協働することを可能にする。
【００５６】
一実施形態において、安全コントローラ２４は自律動作マシン１２の規定された作業エリア２０内の身体装着デバイス４２の位置を判断するように構成されていてもよい。判断された位置に基づいて、安全コントローラ２４は作業空間１６での自律動作マシン１２に対する選択的な制御を実行することができる。例えば、安全コントローラ２４は、作業エリア２０に身体装着デバイス４２が現在位置特定されている自律動作マシン１２のみをシャットダウンまたは停止するように構成されていてもよい。同じ作業空間１６内の他の自律動作マシン１２は減速して、またはまったく中断せずにその動作を続けてもよい。
【００５７】
身体装着デバイス４２の位置およびそれを付けた操作員４０の現在の位置を判断するために、身体装着デバイス４２はその絶対位置を判断することのできるＧＰＳモジュールなどの位置検出手段を備えてもよい。あるいは、身体装着デバイス４２は、作業空間１６内の無線ビーコンなどの一定の目印に対する身体装着デバイス４２の現在の位置を判断するように構成されている位置検出手段を備えてもよい。別の実施形態では、システムは専用近距離無線通信ネットワークを使用する屋内ナビゲーション手段に基づいて、身体装着デバイス４２の位置を特定するように構成されている。あるいは、自律動作マシン１２はそれ自体がその関連作業エリア２０内の身体装着デバイス４２を検出し、特定するように構成することができる。
【００５８】
さらに、好適な実施形態において、安全コントローラ２４は規定された作業空間１６内の身体装着デバイス４２を記録および追跡するようにさらに構成されている。この状況における記録とは、安全コントローラ２４が各身体装着デバイス４２を自動的にまたは手動で登録し、好ましくはログインされたデバイスを有する操作員にのみ作業空間１６への立ち入りを認めることを意味する。さらに、安全コントローラ２４はログインされた身体装着デバイス４２の動向を追跡してもよく、ログインされた身体装着デバイス４２の１つとの連絡が途絶える場合に、安全機能を実行してもよい。特に好適な実施形態において、安全コントローラ２４は、身体装着デバイス４２が作業空間１６の内部または外部にあるかを判断するために、ログインデータを位置データと組み合わせる。これにより、作業空間１６周囲の固定設備に対する要件が減る。
【００５９】
図２は、開示されるシステムの好適な実施形態を模式的な線図で示す。図１と同じ参照符号は同じ部品を表す。
【００６０】
図２では、安全コントローラ２４および身体装着デバイス４２の好適な実施形態が示されている。安全コントローラ２４はここでは、さまざまな安全センサからの複数の入力信号を組み合わせる構成可能な安全コントローラである。安全センサは、例えば、作業空間および技術設備の周囲に配置されている安全カメラ２６、ライトバリア２８、安全マット３０または非常停止ボタン３２である。各センサは入力信号４４をフェイルセーフに（ここでは二重矢印で示す）評価ユニット３４に提供する。
【００６１】
評価ユニット３４は入力信号４４を評価し、この実施形態では、技術設備の駆動装置３８の電源の接触器３６を制御する。好ましくは、安全コントローラ２４は、センサ２６，２８，３０，３２からの入力信号４４が正しく受信されるときにのみ、接触器３６をオンに付勢するように構成されている。そのため、入力信号４４が遮断される場合、技術設備は電源から切断され、そのためオフに切り換えられ、または少なくともそれ以上始動することはできなくなる。
【００６２】
安全コントローラ２４は通信インターフェース４６をさらに備えてもよい。通信インターフェース４６は、センサ２６，２８，３０，３２を個々の電線を介して接続することができる端子を含んでもよい。あるいは、通信インターフェース４６は、安全コントローラ２４をバスに接続することのできるバスインターフェースとすることができる。好適な実施形態において、バスは、センサ２６，２８，３０，３２および接触器３６などの作用子を安全コントローラ２４に接続する専用安全バスである。
【００６３】
さらに、通信インターフェース４６はセンサを安全コントローラ２４にワイヤレス接続するワイヤレスインターフェースを備えてもよい。ワイヤレスインターフェースは、ＷＩＦＩ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）または任意の他の専用無線通信インターフェースなど、任意の公知のワイヤレスインターフェースとすることができる。ワイヤレスインターフェースに接続されているセンサは、本質的に、有線センサと同じように動作する。ワイヤレス接続されたセンサから入力信号４４が受信されない場合、安全コントローラ２４は安全機能を実行する。入力信号４４のワイヤレス送信の場合、入力信号が正しく受信されるかどうかを検証するための点検をさらに実施してもよいことは留意されたい。例えば、入力信号として動的入力信号を使用してもよい。
【００６４】
身体装着デバイス４２は、本質的に、安全コントローラ２４によって評価される別のセンサを表す。他のセンサ２６，２８，３０，３２と同様に、身体装着デバイス４２もフェイルセーフセンサである。そのため、身体装着デバイス４２は、安全コントローラ２４によってデバイスのエラーが検出されるように設計されなければならない。言い換えると、身体装着デバイス４２が何らかの形で故障する場合、安全コントローラ２４はその安全機能を実行しなければならない。
【００６５】
身体装着デバイス４２は、好ましくは、ワイヤレスインターフェース４８を介して安全コントローラ２４に接続されているため、身体装着デバイス４２自体が、身体装着デバイス４２から安全コントローラ２４に送信される入力信号の安全な生成を確実にしなければならない。
【００６６】
そのため、本発明による身体装着デバイス４２は入力信号のフェイルセーフな提供を確実にする安全手段５０を備える。これらの安全手段５０はさまざまな方法で実施してもよく、身体装着デバイス４２によって実現されなければならない安全水準に応じて変えてもよい。
【００６７】
安全手段５０は身体装着デバイスを所定の態様で人に固定するインターロック装置５２を備えてもよい。インターロック装置５２は、インターロック装置５２が正しく固定されている場合にイネーブル信号５４を提供するセンサの付いた留め金、バックル、または同様なものとすることができるであろう。
【００６８】
さらに、身体装着デバイス４２は、身体装着デバイス４２が所定の態様で人に配置されているかどうかを判断するために、別のセンサ５６を備えてもよい。好ましくは、別のセンサ５６はインターロック装置とは独立しており、身体装着デバイス４２が所定の態様で正しく配置されているときにのみ、人のバイタルサイン、例えば、人の心拍を検出するように構成されている。別のセンサ５６は、身体装着デバイス４２が正しく配置されている場合に追加のイネーブル信号を提供し、または身体装着デバイス４２が所定の態様で配置されていないことを検出する場合には、インターロック装置５２からのイネーブル信号をブ固定するように構成することができる。
【００６９】
安全手段５０は、身体装着デバイスのステータスをフェイルセーフに評価する評価ユニット５８をさらに備えてもよい。好ましくは、評価ユニット５８は、２つの個別の処理ユニット６０ａ，６０ｂを備える冗長設計である。特に好適な実施形態において、個別の処理ユニット６０ａ，６０ｂは、同じ機能性をもつが異なる製造者製の集積回路またはマイクロコントローラである（ここでは、異なる字体で示す）。それにより、多様性を高めることができる。好ましくは、個別の処理ユニット６０ａ，６０ｂは互いに監視し、それぞれの個々の入力をクロスチェックするように構成されている。
【００７０】
身体装着デバイス４２が操作員に正しく配置されていると評価ユニット５８が判断する場合、入力信号４４を安全コントローラ２４に送信することを可能にする。安全コントローラ２４は身体装着デバイス４２からの入力信号４４を、他のセンサ２６，２８，３０，３２によって提供される他の入力信号４４のように扱う。
【００７１】
身体装着デバイス４２は、作業空間１６などの規定されたエリア内の身体装着デバイス４２の位置を判断する位置測位手段６２をさらに備えてもよい。位置測位手段６２は、例えばＧＰＳモジュールを使用して、身体装着デバイス４２の現在の絶対位置を能動的に判断し、判断された位置データを安全コントローラ２４に送信するように構成されていてもよい。位置データを使用して、身体装着デバイス４２を着用している操作員の安全をいかに効果的に保証することができるかを査定することができる。さらに、安全コントローラ２４は位置データを使用して、身体装着デバイス４２が現在規定された作業空間内にあるかどうかを判断し、または規定された作業空間１６内の身体装着デバイス４２を追跡することができる。
【００７２】
あるいは、または追加で、位置測位手段６２は、作業空間内または自律動作マシン上に配置されている受信機（ビーコン）などの他のデバイスが身体装着デバイス４２を検出し、位置特定できるようにすることを可能にするように構成してもよい。この場合、位置測位手段６２は能動型または受動型の送信機／受信機を備えてもよく、これらが送信機／受信機、例えば、屋内ナビゲーションシステムの送信機／受信機と対話する。屋内ナビゲーションシステムに依拠することは、追加のインフラストラクチャーを不要としてもよく、身体装着デバイス４２の位置測位手段６２をかなり単純かつ安価にすることができるという利点を有する。安全性を高めるため、個々の位置測位手段の判断された位置の妥当性をクロスチェックするために、さまざまな位置測位手段６２を組み合わせてもよいことは留意されたい。
【００７３】
図３は、身体装着デバイス４２の好適な実施形態を示す。身体装着デバイス４２は、ここでは、制御ユニット６４とそれに取り付けられているリストバンド６６とを備える腕時計状のデバイスである。リストバンド６６は、人が手首または足首の周りに着用できるように設計されている。リストバンド６６の留め金で、身体装着デバイス４２をしっかりと固定することができる。留め金６８は本開示の意味におけるインターロック装置の一部を表す。制御ユニット６４は、留め金６８が正しく閉められているかどうかをフェイルセーフに判断するように構成されている評価ユニットを備える。
【００７４】
さらに、この実施形態の身体装着デバイス４２は、ここでは、制御ユニット６４の背面７０に配置されている心拍センサを備える。センサは心拍を判断するために、光電式容積脈波記録法（ＰＰＧ）を使用してもよい。このように、センサは制御ユニット６４の背面７０に配置されている１つまたは複数の緑色のＬＥＤライトと、緑色光の吸光を測定するフォトダイオードとを備えてもよい。留め金６８が固定され、心拍センサがデバイスを着用している人の心拍を検出しているときには、身体装着デバイス４２は所定の態様で正しく配置されている。制御ユニット６４はインターロック装置および心拍センサのステータスを評価し、評価に基づいて、ワイヤレス通信インターフェース４８を使用して入力信号４４を安全コントローラ（ここでは図示せず）に送信するように構成されている。
【００７５】
この実施形態の身体装着デバイス４２は、入力ボタン７２およびディスプレイ７４を有する任意のユーザインターフェースをさらに備える。ディスプレイ７４を使用して、多様な情報、例えば、安全手段５０の現在のステータス、安全コントローラとのリンクのステータス、または留め金６８もしくは心拍センサのステータスを表示することができる。入力ボタン７２は、操作員が身体装着デバイス４２を制御するために使用してもよい。例えば、一実施形態において、入力ボタン７２を使用して、身体装着デバイス４２を安全コントローラ２４に能動的に登録することができる。
【００７６】
上記に説明した実施形態は本開示による身体装着デバイス４２の一実施例にすぎないことは留意されたい。異なる実施形態も考えられる。特に、安全手段は他の実施形態では、身体装着デバイス４２によって達成するべき安全水準に応じて、追加センサもしくは異なるセンサを設けて、または他の組合せで異なるように構成してもよい。
【００７７】
図４は、新規方法の実施形態をフローチャートで示す。ここでは、方法はその全体を参照符号１００で示す。
【００７８】
方法は安全コントローラと身体装着デバイスとを利用して行われる。
【００７９】
ステップＳ１１０で、身体装着デバイスは所定の態様で人に配置および固定される。
【００８０】
次に、ステップＳ１２０で、身体装着デバイスに関連付けられている安全手段は、デバイスが所定の態様で正しく配置および固定されているかどうかを、フェイルセーフに検出し、検証する。
【００８１】
身体装着デバイスの正しい配置が検出されたら、ステップＳ１３０で、身体装着デバイスは入力信号を生成して、入力信号を安全コントローラに送信する。
【００８２】
ステップＳ１４０で、安全コントローラは入力信号に基づいて、規定された作業空間で動作する自律動作マシンに対する制御を実行する。
【００８３】
好適な実施形態において、ステップＳ１２０からＳ１４０を連続的に繰り返す。
【００８４】
身体装着デバイスが故障している場合、または身体装着デバイスの安全手段が入力信号を保留する場合、安全コントローラが反応して、自律動作マシンを安全な状態にする。
【００８５】
システム、身体装着デバイスまたは安全コントローラの説明に関して提案されるさまざまな安全コンセプトを実施するために、方法は他の実行形態では前、最後または間に別のステップを含んでもよいことは留意されたい。
【００８６】
最後に、開示されるデバイスおよびシステムの要素は、対応するハードウェアおよび／またはソフトウェアの要素、例えば用途に合った回路によって実施してもよいことは留意されたい。回路とは、従来の回路素子を含む電子構成部品の構造組立品、特定用途向け集積回路、標準集積回路、特定用途向け標準製品およびフィードプログラマブルゲートアレイを含む集積回路である。さらに、回路はソフトウェアコードに従ってプログラミングまたは構成されている中央処理装置、グラフィクス処理ユニット、およびマイクロプロセッサを含む。回路は前述のソフトウェアを実行するハードウェアを含むが、純粋なソフトウェアは含まない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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