用于在变换的工作环境中对负载处理运动学装置的负载处理环境进行三维保险的系统和方法与流程

本发明涉及一种用于在变换的工作环境中对负载处理运动学装置的负载处理环境进行保险的系统、一种物流机器人和一种用于在变换的工作环境中对负载处理运动学装置的负载处理环境进行保险的方法，所述系统具有环境感测单元和与该环境感测单元作用连接的环境监测单元。

背景技术：

1、机器人越来越多地使用在工业和物流业中，以使工业制造中以及物流任务、例如拣选中的过程自动化。在此，大多使用具有机械手臂、尤其是机器人手臂的机器人。一个对此的示例是所谓的关节式机器人。

2、机械手臂的机器人应用在现今工业自动化中通常在单独的工作空间中运行，所述工作空间通常构造为由传感器监测的安全笼。在现有技术中的第一协同机器人方案实现为当前的扩展方案，其中，人和机器人在同一工作环境中工作。然而，出于安全原因，在所述协同机器人方案中机器人的工作速度被强烈地限制。所谓的机器人的协同速度为典型地最大250mm/s。此外，所述机器人方案由于与安全相关的力和力矩传感装置的必要性而具有非常高的制造成本。此外，此类机器人通常只能提升非常小的有效负载(在小于千克范围内)，从而出现了不利的有效负载与自载比。

3、现今的机器人解决方案的主要部分可以表征为静止机器人解决方案，因为机器人手臂要么固定在锚固地面上要么能移动地安装在线性轴上。因此，产生了空间上强烈受限的工作空间，该工作空间通常通过安全围栏被隔离。

4、存在具有在能自由移动的平台上的机器人手臂的第一移动式方案。对此的示例是扁平的自动行驶的车辆(“automated guided vehicles”，agv)或者无人驾驶的地面运输工具、尤其是移动式拣选机器人。然而，这些解决方案(尤其出于安全原因)通常不能在不与人类操作员在空间上分离的混合运行中被使用。

5、作为固定安装的安全围栏的变体可找到虚拟保护围栏的第一方案，其中，借助适合的传感器(例如激光扫描仪)监测围绕位置固定地布置的机器人的自由区域。在侵犯通过虚拟保护围栏定义的保护区域时，机器人被安全地限制或关闭。

6、通过将机器人与人在空间上分离，产生对于使用具有人-机器人协作的协同操作方案而言妨碍的栅栏。在例如安装在可运动的平台上的移动式机器人单元的情况下常常也不能实现在人和机器人并行使用的区域中的混合运行。具有符合应用的运动学装置的、通过机器人壳体的造型实现避免危险的方案强烈地限制运动学装置的设计自由度。

7、这些障碍的结果表明：已知的协同机器人方案由于其特性而仅具有非常有限的应用领域。因此，协同机器人方案目前仅实现了极低的市场渗透。

8、在物流机器人(尤其是具有用于负载处理的机器人手臂的自主地面运输工具、例如移动拣选机器人)的情况下实现协同方案是要求特别高的，因为物流机器人应该自由地在物流区域(例如贮存仓库)中运动。在此，所述物流机器人持续地遇到完全新的工作环境，所述工作环境必须被保险。

9、大多数已知的监测系统基于二维(2d)监测区域，所述二维监测区域通常在使用2d激光扫描仪的情况下被感测。用于三维(3d)监测区域的传感装置通常以位置固定的安装为前提，以监测位置固定的设备、例如手臂运动装置。

10、当今现有技术通常基于机械安全围栏，或者在少数应用领域中基于地面2d监测区域，所述地面2d监测区域必要时被分隔为警告区域和保护区域，所述警告区域和保护区域在进行机器设置时必须由人类装配员定义和手动验证。

11、已知解决方案的缺点尤其是手臂运动装置的位置固定的布置的必要性和与之伴随的缺乏灵活性。此外，安全围栏的固定安装导致工作和维护成本增加。由此增加了已知解决方案的成本。此外，已知的解决方案需要仓库环境中的大量空间，从而该空间不能被高效地利用。

12、仅可非常零星地发现3d监测。在这里，根据相同的原理进行对简单(例如凸状)的3d空间的监测，这些空间被手动限定、配置和验证。这些已知解决方案的缺点是高人力开销，以不断手动地限定、配置和验证这些3d空间。

技术实现思路

1、本发明基于以下任务：提供一种改进的解决方案，其针对所提到问题中的至少一个问题。尤其地，本发明的任务是提供一种解决方案，该解决方案在变换的工作环境中在与人一起的混合运行中也提高在负载处理运动学装置的运行中的安全性。

2、根据第一方面，该任务通过一种用于在变换的工作环境中对负载处理运动学装置的负载处理环境进行保险的系统来解决，其中，所述系统包括环境感测单元和环境监测单元，所述环境感测单元构造为用于感测负载处理环境的数据，所述环境监测单元与环境感测单元作用连接，其中，环境监测单元构造为用于评估所述数据，使得确定围绕待操纵的负载的自由空间、由负载处理运动学装置的运动空间限定的工作空间、至少部分地围绕工作空间的距离空间和包括工作空间和距离空间的过程空间，其中，环境监测单元构造为用于至少部分地监测至少距离空间和/或过程空间。

3、本发明基于以下认识：工作环境尤其在物流区域(尤其是贮存仓库)中持续发生变化并且因此负载处理环境也持续发生变化，尤其在物流机器人(尤其是自主地面运输工具)与用于负载处理的机器人手臂(例如移动式拣选机器人)时的协作的方案的情况下。

4、变化的工作环境(尤其由物流机器人在物流区域、例如贮存仓库中的自由运动决定地)可以通过所述系统被尤其持续地监测并且由此被保险。

5、该解决方案尤其可以在变换的工作环境中与情况有关地基于环境感测单元的数据(尤其是adhoc)、通过借助环境感测单元对负载处理环境的数据的感测与借助环境监测单元通过评估所述数据对负载处理环境的监测的相互作用，来定义自由空间和/或工作空间和/或过程空间和/或距离空间和/或其轮廓(尤其是其外轮廓和/或内轮廓)。

6、尤其优选地，环境监测单元可以构造为用于，持续地在过程空间和/或距离空间中检查负载处理环境的变化。由此可以感测所有变化。

7、尤其地，通过该解决方案可以监测三维空间、尤其是三维监测空间。监测尤其可以旨在感测对象的占据和/或对象位置的变化和/或对象侵入该空间。

8、“对象”尤其可以理解为人员和物体，尤其是负载、另外的负载处理运动学装置、另外的物流机器人、搁架系统或类似物。

9、三维监测空间尤其可以是自由空间和/或工作空间和/或过程空间和/或距离空间。优选地，三维监测空间可以对应于自由空间和/或工作空间和/或过程空间和/或距离空间的整个体积。优选地，三维监测空间可以是自由空间和/或工作空间和/或过程空间和/或距离空间的整个体积的一部分。

10、通过根据本发明的解决方案，出现了工作空间监测和/或过程空间监测和/或距离空间监测的替代和扩展的可能性。由此消除了对负载处理运动学装置的位置固定的布置的需要。由此，可以以空间优化的方式构建物流区域。此外，可以在时间上优化卸载和装载过程。

11、此外，通过监测三维负载处理环境，可以对来自外部的不可预见的过程影响做出适当的反应。由此，能够在持续变化的工作环境中更简单且过程更安全地实现具有多个机器人和/或一个机器人和人的混合运行。此外，通过该解决方案可以显着降低人员成本。

12、特别优选地，负载处理环境的数据可以通过环境感测单元来生成并且传递到环境监测单元。优选地，环境感测单元可以在信号技术上与环境监测单元耦合，尤其以无线或有线的方式。

13、优选地，环境感测单元和环境监测单元可以集成在环境保险单元中。环境保险单元尤其可以构造为布置和/或加装在物流机器人上。为此目的，环境保险单元和/或环境监测单元可以具有接口，该接口构造为在信号技术上与机器人控制单元和/或中央控制单元耦合。由此，例如响应于距离空间和/或过程空间的监测，尤其在感测到对象的进入或对象在距离空间和/或过程空间中的期望位置的变化的情况下，可以生成和传递反应信号，以便输出声学警告信号(尤其是警告音)和/或(尤其是借助信号灯生成的)光学警告信号和/或操控物流机器人，尤其是为了停止或减慢负载处理运动学装置和/或物流机器人的负载处理过程和/或运动。尤其地，在该运动停止之后，可以继续监测负载处理环境并且感测对象从距离空间和/或过程空间中的离开和/或对象重新占据期望位置。响应于此，例如，可以生成并传递释放信号，以便输出光学释放信号和/或声学释放信号(尤其是释放音)和/或操控物流机器人，尤其以便再次记录负载处理运动学装置和/或物流机器人的负载处理过程和/或运动。

14、尤其优选地，负载处理环境的感测和/或负载处理环境和/或自由空间和/或工作空间和/或过程空间和/或距离空间的限定可以在负载处理过程开始之前进行，使得在此感测到的自由空间和/或工作空间和/或过程空间和/或距离空间可以在负载处理过程期间保持限定不变。

15、替代地或补充地，负载处理环境的感测和/或负载处理环境和/或自由空间和/或工作空间和/或过程空间和/或距离空间的限定可以连续地进行和/或在负载处理过程期间重复和/或调整。

16、“自由空间”尤其可以理解为一种三维空间，该三维空间不被一个或多个对象占据，即该三维空间不具有对象。自由空间尤其可以仅仅充满空气和/或气体，即尤其基本上不具有对象。自由空间尤其可以围绕负载。优选地，自由空间可以在负载处理期间改变，其中，自由空间分别可以是围绕负载的空闲空间。尤其优选地，自由空间可以被地面和/或负载和/或一个对象或多个对象围绕和/或限界。

17、尤其优选地，自由空间可以附加地和/或替代地受到预确定的尺寸的限制。由此，可以感测到减小的自由空间，其描述对于负载处理过程来说相关的体积。可以选择和/或确定、尤其计算预确定的尺寸，使得尤其覆盖与过程相关的体积，使得负载处理运动学装置在负载处理过程中在该与过程相关的体积内运动，其中，优选地考虑附加的距离空间。减小的自由空间可以尤其根据负载处理运动学装置和附加的距离(尤其是负载保护距离)来导向。尤其优选地，可以例如限制自由空间的高度。

18、预确定的尺寸尤其可以被存储或能编程在环境监测单元中。

19、尤其优选地，环境监测单元可以具有用户接口或者在信号技术上与用户接口耦合。

20、优选地，环境监测单元可以构造为能通过用户接口进行编程。由此，例如，预确定的尺寸可以由用户编程。

21、尤其优选地，环境监测单元可以构造为在信号技术上与控制单元(尤其是机器人控制单元)和/或中央控制单元耦合。例如，关于这一点，预确定的尺寸可以由用户编程。尤其地，关于这一点，负载处理运动学装置的设计数据和/或委托数据可以被接收并且在其基础上可以确定所述预确定的尺寸。

22、由此，可以减少数据量并且减少数据的处理时间。

23、根据本发明，自由空间可以借助环境监测单元来确定，尤其通过处理由环境感测单元感测到的负载处理环境的数据。

24、“工作空间”尤其可以理解为负载处理运动学装置的运动空间加上所抓握或待抓握的负载的尺寸。尤其优选地，可以考虑限定的最大负载大小。替代地和/或补充地，环境检测单元可以构造为用于，在负载接收之前感测待抓握的负载的尺寸，以便在确定、尤其是计算工作空间时考虑该尺寸。

25、尤其地，工作空间可以附加地包括围绕所抓握或待抓握的负载的负载保护空间。所述负载保护空间尤其可以具有下述外部尺寸，所述外部尺寸比相应的待抓握或所抓握的负载的外部尺寸大最多1/5或最多1/10或最多1/20或最多1/30。由此可以确保，负载在负载处理过程期间打滑的情况下也仍位于工作空间内。负载保护空间尤其可以被预定义并且被存储和/或能编程在环境监测单元中。

26、尤其优选地，负载的尺寸和/或负载保护空间可以通过经由用户接口的输入来实现。优选地，可以借助环境感测单元来感测负载的尺寸。优选地，负载保护空间可以借助环境监测单元来累加。

27、特别优选地，负载处理运动学装置的运动空间可以通过接收运动数据来求取。优选地，运动数据可以通过用户经由用户接口的输入和/或负载处理运动学装置本身(优选地通过其控制部)来生成并且传递到环境监测单元。

28、“距离空间”尤其可以理解为至少部分地围绕工作空间的(优选构造为外罩的式样的)体积。尤其地，距离空间可以通过表示安全工作过程所需的距工作空间的距离来生成。优选地，在形成该距离空间时可以一起考虑应用相关的距离，以确保不间断和/或无碰撞的工作过程。

29、优选地，环境监测单元可以构造为用于，根据用户的输入和/或根据中央控制信号和/或根据负载处理运动学装置的参数(尤其是负载处理运动学装置的尺寸和/或工作速度、尤其是变换的工作速度)来求取距工作空间的所需距离。环境监测单元尤其可以具有接口，通过该接口传递、尤其是接收携带参数的信息的一个或多个信号。

30、“过程空间”可以优选地理解为工作空间加上距离空间。因此，过程空间可以尤其包括用于负载处理过程和负载处理运动学装置的运动所需的体积以及用于确保不间断性和/或无碰撞性的附加体积。

31、过程空间和/或距离空间可以优选在整个负载处理过程期间至少部分地被监测和持续更新。

32、“环境感测和/或工作空间和/或距离空间和/或过程空间和/或自由空间的感测”尤其可以理解为：通过环境感测单元、优选借助光学传感器(例如摄像机、深度摄像机、2d/3d激光扫描仪)以及其他合适的传感器(例如雷达传感器或超声波传感器)来获得关于移动式机器人的处理环境的信息。该感测尤其可以在行驶经过期间和/或在驶入负载处理位置之前和/或期间和/或之后进行。尤其地，它还可以通过其他车辆或静止的传感器来进行并且借助通信单元来传递。

33、尤其优选地，环境感测单元和/或环境监测单元可以构造为用于，从外部数据源(尤其是云)获得负载处理环境的附加数据，和/或，将本身感测到的数据发送到外部数据源(尤其是云)。尤其优选地，该系统可以包括云。由此，例如，多个环境感测单元既可以静止地布置在尤其物流环境中，又可以移动地布置在尤其物流机器人上，或者所述多个环境感测单元可以构造为静止地布置在尤其物流环境中或者移动地布置在尤其物流机器人上。

34、尤其优选地，环境感测单元可以构造为用于，持续感测变化的负载处理环境，尤其是在负载处理之前和/或期间和/或之后。优选地，环境监测单元可以构造为用于，通过评估数据来持续监测变化的负载处理环境。由此，可以在整个负载处理过程期间监测自适应的三维负载处理环境。

35、负载处理环境的数据的感测可以优选地包括负载处理环境的记录和/或包括数据(其携带关于负载处理环境的信息)的生成。

36、在本发明的第一优选实施方式中，该系统构造为被配属于物流机器人、尤其是移动式机器人车辆、尤其是自主地面运输工具，所述物流机器人具有至少一个负载处理运动学装置、尤其是机器人手臂。尤其地，物流机器人的控制单元可以构造为用于控制负载处理运动学装置。根据优选实施方式，在此期间可以进行环境感测和负载处理运动学装置的运动轨迹的规划。

37、本发明的另一构型设置，该系统构造为被配属于构造为布置在自主或手动地面运输工具上的负载处理运动学装置。

38、另一有利构型设置，该系统构造为被配属于构造为布置在移动单元上的负载处理运动学装置，以便借助移动单元、尤其是移动轨道在变换的工作环境中移动。移动轨道例如可以线性地构造和/或包括非线性区段，尤其具有曲线。

39、在一个优选构型中，该系统构造为被配属于位置固定的负载处理运动学装置。优选地，位置固定的负载处理运动学装置的系统安装在变化的环境中。在这种情况下，不仅负载源(优选源托盘)而且负载目标(优选目标托盘)都可以是移动式的。

40、尤其优选地，该系统可以包括这类物流机器人和/或这类自主或手动的地面运输工具和/或这类移动单元和/或用于进行位置固定的紧固的紧固单元。相应地，该系统可以包括负载处理运动学装置，该负载处理运动学装置布置在物流机器人和/或自主或手动的地面运输工具和/或移动单元和/或紧固单元上。

41、尤其地，该系统(优选环境监测单元和/或环境感测单元)可以构造为布置在物流机器人和/或自主或手动的地面运输工具和/或移动单元和/或紧固单元上并且尤其能够实现和/或具有与对应的控制单元在信号技术上的耦合。

42、尤其优选地，可以设置控制单元，该控制单元构造为用于控制负载处理运动学装置。优选地，控制单元可以在信号技术上(尤其是无线或有线地)与环境监测单元耦合并且构造为用于，规划负载处理运动学装置的运动轨迹和/或根据环境监测来控制负载处理运动学装置。尤其优选地，环境监测单元可以集成到控制单元中和/或构造为集成到控制单元中。

43、优选地，环境监测单元例如可以构造为用于，尤其与负载处理运动学装置无关地感测在距离空间和/或过程空间中变化、生成信号并且将该信号传递到控制单元。控制单元尤其可以构造为用于，接收该信号并且根据该信号来控制负载处理运动学装置和/或减慢运动和/或尤其停止运行。尤其优选地，控制单元可以在信号技术上与用户接口耦合，以便向用户传递信号、尤其是声学信号或光学信号。用户接口尤其可以布置在中央监测单元上。优选地，中央监测单元可以与多个负载处理运动学装置和/或系统耦合以保险。

44、尤其优选地，环境监测单元可以构造为用于感测变得空闲的过程空间(尤其是变得空闲的距离空间)、生成第二信号、将第二信号传递到控制单元。该控制单元尤其可以构造为用于接收第二信号并且根据第二信号来控制负载处理运动学装置和/或加速运动和/或尤其停止运行和/或开始运行。尤其优选地，控制单元可以在信号技术上与用户接口耦合，以便向用户传递信号、尤其是声学信号或光学信号。用户接口尤其可以布置在中央监测单元上。优选地，中央监测单元可以与多个负载处理运动学装置和/或系统耦合以保险。

45、该监测尤其可以基于在过程空间之后和位于其中的工作空间之后的分离来进行。

46、尤其地，因此可以设置自由空间和/或工作空间和/或过程空间和/或距离空间的多重定义和/或适配，优选地当环境中的变化被感知、尤其是被感测到和/或基于负载的记录生成另外的信息时(例如不同的负载重量、改变的抓握位置、不可预见的负载变化(例如负载损坏))。

47、尤其优选地，环境感测单元和/或环境监测单元可以构造为使得各种源(优选环境感测单元、负载处理运动学装置控制单元、包括夹具系统的负载处理运动学装置的附加传感器，这些附加传感器优选是力/压力传感器、光学传感器、距离和轮廓测量传感器、加速度传感器)的数据可以被接收和评估。

48、如上所述，负载处理运动学装置尤其可以安装在物流机器人上。在此，物流机器人可以优选地首先驶入设置为用于负载处理的位置。

49、优选地，该系统可以构造为用于(尤其是在驶入之前或之后)遍历以下步骤。优选地，可以以重复或可变的顺序遍历单个的步骤、所有步骤中的一个选择或所有步骤：

50、·借助环境感测单元，优选地借助光学传感器(例如摄像机、深度摄像机、2d/3d激光扫描仪)以及其他合适的传感器(例如雷达传感器或超声波传感器)来感测负载处理环境。负载处理环境的感测可以优选地在驶入期间和/或在负载处理位置旁行驶经过期间、在静止期间或者根据已由其他车辆和/或静止的传感器求取出的信息来进行。

51、·如有必要，根据所获得的环境传感器信息对车辆进行精细定位。

52、·定义可用的自由空间并划分为工作空间和过程空间。

53、·在工作空间内实现负载处理过程。

54、·在整个负载处理过程期间监测过程空间。

55、在负载处理过程结束之后，优选将车辆控制交还给车辆的导航控制器。

56、根据一个特别优选的实施方式，环境监测单元包括电子计算单元，在该电子计算单元上存储有计算机程序，该计算机程序包含构造为用于实施对自由空间和/或工作空间和/或距离空间和/或过程空间的计算的算法。

57、尤其地，该计算可以通过扩展自由识别到的空间点来进行，其包括从负载处理的从所述自由识别到的空间点中选择出的一个空间点、尤其是紧邻动作点的空间点、尤其是负载抓握点开始、直至探测到的进行限界的对象或预给定的中断边界。

58、通过在所有空间方向上扩展该空间点，尤其是通过球形扩展，该空间可以优选地扩展直到

59、1.探测到进行限界的对象，和/或

60、2.达到所限定的中断边界，例如预给定的边缘轮廓。

61、尤其优选地，扩展可以从空间分布上所选择的多个点开始进行。

62、扩展可以优选并行地进行。由此，尤其可以实现从不同点为起点出发的同时扩展，在使用并行化能力的计算机系统(优选多处理器系统或gpu系统)时可以实现方法加速。

63、优选地，该算法构造为用于，对自由空间和/或工作空间和/或距离空间和/或过程空间的包围的表面轮廓进行建模。在此，优选地所求取的自由空间和/或工作空间和/或过程空间和/或距离空间可以通过包围的表面轮廓来描述，该包围的表面轮廓由合适的建模器件组成。例如，为此可以考虑由3d表面建模技术、例如样条线、网格结构(类似于stl数据格式)构成的技术或者功能描述。

64、通过对包围的表面轮廓进行建模，尤其可以建模和/或计算和/或确定自由空间和/或工作空间和/或过程空间和/或距离空间。

65、“包围的表面轮廓”尤其可以理解为自由空间和/或工作空间和/或距离空间和/或过程空间以及围绕其的外部空间的边界区域。

66、优选地，该算法构造为用于将自由空间和/或工作空间和/或距离空间和/或过程空间减少为凸状的表面轮廓。

67、在此，优选地可以消除凸状的表面轮廓之外的非凸状的区域。由此可以定义易于感测的部分空间。

68、“凸状的表面轮廓”尤其可以理解为以下表面轮廓：在该表面轮廓中，在表面轮廓上的任意两点之间的所有连接线仅仅延伸穿过由该表面轮廓围绕的内置的区域。

69、与此类似，“非凸状的表面轮廓”尤其可以理解为优选凹状的表面轮廓、即尤其是以下表面轮廓：在该表面轮廓中，在表面轮廓上的任意两点之间的连接线至少部分地也穿过外置的区域，即穿过在由该表面轮廓围绕的内置的区域之外的区域。

70、优选地，该算法构造为用于，通过组合自由空间和/或工作空间和/或距离空间和/或过程空间的部分空间对整个空间进行建模。

71、部分空间尤其可以选择为使得它们具有尤其不那么复杂和/或能良好描述的轮廓。这些轮廓尤其可以对应于简单的几何形状，例如长方体、立方体和/或球体。尤其优选地，环境监测单元可以构造为将感测到的负载处理环境划分为至少两个、优选更多个部分空间。由此，负载处理环境的所有区域都可以被感测到且由此被保险，尤其在没有侧凹或留空部的情况下。

72、优选地，该算法构造为用于，通过组合自由空间和/或工作空间和/或距离空间和/或过程空间的至少两个凸状的部分空间执行对非凸状的整个空间的建模。

73、视当前环境轮廓而定，自适应的自由空间和/或工作空间和/或过程空间和/或距离空间尤其可以构造为非凸状的，例如在存在突出到空间内的边缘结构的情况下。这通常使表面建模复杂化，同时这些崎岖不平的边缘区域必要时不代表能使用的工作空间。在这里，所提出的构型优选地设置将监测空间减少到能尽可能简单地描述的凸状的表面轮廓。

74、一个扩展方案设置，该算法包括通过组合凸状的空间对非凸状的空间进行建模。以这种方式，非包围的区域也可以通过其自己的凸状表面来描述。通过组合凸状的空间可以对非凸状的空间进行建模，使得包围更复杂的几何形状。所建模的空间代表包括监测区域在内的整个工作区域。优选地，所建模的空间可以被进一步修改。

75、根据另一有利构型，该算法构造为用于，通过累加工作空间和距离空间来实施过程空间的计算。

76、优选地，工作空间和/或距离空间可以借助环境感测单元来感测。

77、尤其优选地，描述工作空间的数据可以经由相应的接口被接收。这些数据尤其可以由用户编程或由负载处理运动学装置的控制单元调用。

78、尤其地，描述距离空间的数据可以经由相应的接口被接收。这些数据尤其可以由用户编程或由负载处理运动学装置的控制单元调用。

79、特别优选地，该算法可以构造为用于通过从过程空间中消除工作空间来实施距离空间的计算。

80、特别优选地，该算法可以构造为用于监测过程空间和/或距离空间的整个体积。

81、特别优选地，该算法可以构造为用于确定距离空间的外轮廓和/或内轮廓，其中，该算法构造为用于监测至少距离空间的外轮廓和/或内轮廓。

82、对整个过程空间和/或工作空间的整体监测的缺点在于，包括夹具和负载在内的负载处理运动学装置被布置在工作空间内并且在负载处理过程期间运动，使得由此可以感测到变化的环境。因此，该工作空间不是空闲的，因为它例如被负载处理运动学装置的手臂运动装置占据，并且此外是随时间可变的，因为负载处理运动学装置在其工作过程中经过该空间，这妨碍简单的监测。

83、因此，该有利构型设置距离空间的形成，其中，将负载处理运动学装置的工作空间(即，在该过程期间由负载处理运动学装置、夹具和负载经过的整个体积)从过程空间中消除并且在监测时被忽略。

84、尤其优选地，环境监测单元可以构造为用于，监测工作空间和过程空间并且接收和计算出关于负载处理运动学装置(尤其是关于运动轨道)和/或负载的数据。由此，在工作空间内也可出现变化的负载处理环境。

85、尤其优选地，该系统可以包括生物识别系统，该生物识别系统构造为探测和识别有生命的对象。尤其优选地，环境感测单元可以包括或构造为生物识别系统。由此，该系统尤其可以区分操作人员与负载处理运动学装置，并且例如在负载处理过程期间监测整个过程空间，尤其也监测工作空间。在此，该系统尤其可以构造成使得仅监测有生命的对象进入和/或离开过程空间和/或距离空间和/或工作空间。

86、尤其优选地，如果感测到在过程空间和/或工作空间和/或距离空间中不存在有生命的对象，即尤其没有探测和识别到有生命的对象，则生物识别系统可以给物流机器人发出安全许可。

87、尤其地，生物识别系统可以包括传感装置，该传感装置设置为用于探测和识别有生命的对象。传感装置尤其可以与环境感测单元和/或环境监测单元作用连接，其尤其可以设置为用于，如果在过程空间和/或工作空间和/或距离空间中没有探测和识别到有生命的对象，则给物流机器人发出安全许可。优选地，生物识别系统可以包括雷达系统，该雷达系统构造为用于，连续发送调频雷达信号并接收反射的雷达信号，并且通过评估所接收的雷达信号的频率形廓来区分静止物体和运动物体，并且通过评估对象的运动来识别有生命的对象。

88、尤其优选地，生物识别系统可以包括传感装置，该传感装置设置为用于识别对象的微运动，所述微运动尤其由有生命的对象的呼吸运动和/或心搏运动产生。

89、优选地，对于整个距离空间可适用：在整个负载处理过程中，

90、·任何对象不得进入该空间，和/或

91、·位于该空间中的任何对象都不得改变，由此尤其产生能静态检测的体积。

92、一个扩展方案设置，该算法构造为用于，实施对负载处理运动学装置的空间使用优化的运动轨道的计算和/或根据空间使用优化的运动轨道将过程空间、尤其是距离空间减少为最小的待监测的与过程相关的体积，尤其是根据负载处理运动学装置的空间使用优化的运动轨道来减少。

93、上述过程空间必要时可以包括以下区域：所述区域的尺寸在应用相关通常使用的距离方面被确定为大于所需要的距离，优选地因为通过使用负载处理运动学装置(尤其是物流机器人)的运动数据(例如移动速度)能够实现距离、尤其是负载距离的减小。在该扩展方案中，因此优选地设置，将该空间减小到下述程度：与运动学装置的工作空间邻接地产生最小的待监测的体积。这种方案提高了系统的鲁棒性，因为限定了尽可能小的工作空间和/或距离空间并且因而降低了侵犯空间的概率。

94、这个实施变型基于以下思想：负载处理运动学装置尤其在接近负载接收位置和/或负载存放位置时降低移动速度。在负载接收位置与负载存放位置之间，移动速度可以显著更高。在移动速度增加的情况下，尤其可以产生扩大距离空间的需要，以便能够在对象进入距离空间时和/或感测到在距离空间中的变化时及时制动负载处理运动学装置，使得该负载处理运动学装置在到达该对象已经进入的区域和/或已经感测到变化的区域之前停止。通过这种构型可以优化空间利用并且同时确保不间断性和/或无碰撞性。

95、该系统尤其可以构造为用于，接收负载处理运动学装置的运动学装置运动规划单元的数据并且将这些数据用于计算必要的距离空间。

96、尤其优选地，该系统可以构造为用于，将可用和感测到的自由空间和/或过程空间和/或工作空间和/或距离空间的数据作为限制指令传递到负载处理运动学装置的控制单元，以便引起对运动规划的限制。关于这一点，该系统优选可以构造为用于修改负载处理运动学装置的运动轨迹。

97、优选地，可以如下地构型该系统：包括夹具和负载在内的负载处理运动学装置的运动轨道(轨迹)被修改为，使得能够尤其最佳地利用可用的空间。在此，优化目标在于实现用于负载处理过程的尽可能短的过程时间。

98、该过程可以优选地通过用于控制处理运动学装置的技术、优选机器人手臂运动控制器来实现，这些机器人手臂运动控制器尽可能精确地实现(尤其是“驶过”)预先规划的轨迹。

99、优选地，在此可以使用监测单元，该监测单元可以参考负载处理运动学装置的传感器数据来感测负载处理运动学装置的位置并且可以将该位置作为实际值与所规划的期望值进行对比。这种技术可用于通过自我监测使处理运动学装置(优选机器人手臂)实现自我安全。

100、优选地，来自运动学装置控制器的运动数据可以用作监测的输入数据，优选以这种方式，使得(尤其包括夹具和/或负载在内的)负载处理运动学装置的运动被投射到感测到的环境数据中并且在监测的范畴内被一起考虑。在此背景下，所述运动尤其可以表示在工作空间内的“预期和允许的改变”。

101、另外的构型例如是负载处理运动学装置的对负载尽可能温和的运动。因为轨迹(包括动态参数，例如移动速度、驱动力(力矩)和对象加速度)和工作空间和/或过程空间尤其可以取决于彼此，所以这些构型可以基于迭代方法，在该迭代方法中通过适配轨迹、工作空间和/或距离空间来优化给定的优化标准。

102、优选地，环境监测单元可以包括至少一个单独的单元。

103、另一优选实施方式可以设置，环境监测单元包括至少一个集成到控制单元中的单元。

104、距离空间和/或过程空间可以优选地借助单独的单元和/或控制单元来监测。尤其优选地，该监测可以由控制单元实现并且并行地由一个单独的单元和/或多个单独的单元实现。

105、尤其优选地，一个单独的单元和/或多个单独的单元和/或控制单元可以布置在负载运动学装置和/或物流机器人上和/或车辆上或者分散地安装。

106、在一个有利的构型中，环境感测单元构造为光学传感器(尤其是摄像机和/或深度摄像机和/或2d激光扫描仪和/或3d激光扫描仪)和/或构造为替代的传感装置(尤其是雷达传感器)。

107、优选地，环境感测单元可以包括光学传感器(尤其是摄像机和/或深度摄像机和/或2d激光扫描仪和/或3d激光扫描仪)和/或包括替代的传感装置(尤其是雷达传感器和/或超声波传感器)。

108、尤其地，环境感测单元可以与中央监测设备在信号技术上(尤其是无线地)耦合并且构造为用于，从中央监测设备接收信号，所述信号携带负载处理环境的数据。

109、根据本发明的一个扩展方案，环境监测单元可以与外部的附加传感装置作用连接，其中，环境监测单元和/或环境感测单元构造为用于接收外部的附加传感装置的数据。优选地，环境监测单元和/或环境感测单元构造为用于将外部的附加传感装置的数据与环境感测单元的数据融合。

110、例如，空间监测装置可以通过另外的传感器(例如，用于地面附近监测的2d扫描仪)来扩展。尤其优选地，附加传感装置(尤其是另外的传感器)可以布置在仓库环境中(尤其是天花板上或搁架元件上)，和/或布置在另外的物流机器人和/或其他车辆上。

111、特别优选地，在此可以形成监测空间的子空间，所述子空间(尤其如本文所述的)可以由工作空间和/或过程空间和/或距离空间形成。优选地，这些子空间可以是相同维度的部分空间(优选在具有较小感测区域的传感器中)，或者也可以是较小维度的空间(优选在使用2d面式扫描仪时)。

112、在上面假设为示例的2d扫描仪的情况下，这种子空间形成优选可以通过在扫描仪高度上切割监测空间来产生，使得产生2d轮廓、即2d空间和/或所产生的切割面跨越能由附加的传感装置监测到的空间。

113、所生成的子空间的监测可以优选地通过另外的传感装置来实现，并且该系统尤其可以将监测的部分结果融合为总体结果。

114、本发明的一个有利变型设置，环境监测单元构造为用于，通过评估数据，在堆叠的单个货物的区域中，尤其是在至少部分地、优选完全地围绕堆叠的单个货物的过程空间中形成过程空间。

115、该变型可以尤其涉及负载处理情况，在所述负载处理情况中应当利用负载处理运动学装置将(优选在载荷承载件、例如托盘上的)堆起的单个货物运输到目标点，例如运输到自主装载甲板上。为此，尤其首先可以在负载接收点处求取围绕(包括托盘在内的)单个载荷堆的、直至邻接结构(例如搁架结构和地面)的自由空间。

116、与此邻接的空间(例如相邻单个载荷堆的围绕空间)可以尤其由该系统同样识别为自由空间，因为这个空间必要时可用作负载处理运动学装置的运动空间。

117、以相同的方式，尤其可以求取在负载放置点周围的自由空间。因为这里有时会不存在界定结构，所以相关的自由空间在这种情况下可以通过能参数化的界线封闭，这些界线可以由负载处理运动学装置的技术上可行的运动空间产生。

118、在单个货物的堆上的负载接收时的工作空间和在自主装载甲板上进行负载交付时的工作空间优选可以通过第三工作空间来连接，该第三工作空间在托盘和装载甲板前方的面上撑开。

119、与负载接收和负载交付的工作空间不同地，尤其是进行连接的第三工作空间可以通过以下特性来表征：

120、·它尤其可以通过车辆的位置变化来修改并且因此可以提供附加的自由度，

121、·它尤其通常可以由空闲的区域组成并且因此尤其对于外部人员来说不可识别为分配的工作空间，并且

122、·它尤其通常可以通过车辆传感装置(例如2d扫描仪)被一起感测。

123、优选地，该系统设置，通过合适的器件

124、·尤其通过车辆的位置变化根据需求修改所述工作空间，使得可以找到装载问题的更高效的解决方案，

125、·尤其通过合适的器件为外部人员标记分配的工作空间，例如使用在地面上投影相应的边界的投影器件，并且

126、·尤其利用车辆传感装置的附加器件来监测工作空间。

127、所描述的过程可以尤其实施为负载接收，其中，优选安置在车辆上的负载处理运动学装置将(优选在载荷承载件、例如托盘上的)堆起的单个货物运输到目标点，例如运输到自主装载甲板上。替代地，所描述的过程可以尤其通过倒转为负载交付来修改，其中，优选安置在车辆上的负载处理运动学装置将位于自主装载甲板上的单个货物运输到目标载荷承载件、例如托盘。

128、尤其优选地，环境监测单元构造为用于，在堆叠的单个货物的区域中，尤其形成至少部分地、优选完全地围绕堆叠的单个货物的过程空间以及装载辅助器件、尤其是搁架元件。

129、该变型的特征尤其在于：

130、·它优选结合装载辅助器件(例如搁架)来处理单个货物(例如板条箱或箱子)的搬运，

131、·优选地，装载辅助器件可以实施为区域、尤其实施为面、优选实施为平坦的面(例如，平坦的供应承载件)或者实施为具有进行搭建的结构(例如搁架)，

132、·优选地，它可以具有围绕装载辅助器件的结构，并且

133、·优选地，它可以使部分装载有能移位的单个货物的装载辅助器件。

134、在该变型中，该系统可尤其构造为用于求取用于负载接收和负载交付的工作空间以及进行连接的工作空间。

135、对用于负载接收的工作空间和进行连接的工作空间的求取尤其可以与上述变型类似地进行。负载交付的工作空间的求取的区别尤其可以在于以以下方式求取：在这里，围绕的结构并非由“封闭面”组成，而是例如仅由装载辅助器件的搁架支柱形成。该系统尤其可以构造为在这里识别出，搁架支柱之间的自由空间不能用作工作空间或者只能以受限的方式使用并且可以优选地排除该区域。尤其是在扩展中，该系统也可以一起感测该外置的工作空间并且通过在运动规划中的相应修改来避免与进行限界的结构(例如搁架支柱)的碰撞。

136、所描述的过程尤其可以实施为负载交付，其中，优选安置在车辆上的负载处理运动学装置将载荷承载件、例如托盘上的单个货物运输到装载辅助器件并且存放在那里。替代地，所描述的过程可以尤其通过倒转为负载接收来修改，其中，优选安置在车辆上的负载处理运动学装置将位于装载辅助器件中的单个货物运输到目标载荷承载件、例如托盘。

137、尤其优选地，环境监测单元构造为用于在堆叠的单个货物的区域中，尤其形成至少部分地、优选完全地围绕堆叠的单个货物的过程空间以及工作器件(尤其是工作台)。

138、上述变型尤其考虑到与载荷承载件(例如托盘)以及装载辅助器件(例如搁架)相互作用的对负载的自主处理。这里描述的变型尤其以下述方式扩展该系统，使得该系统构造为用于考虑和感测工作器件和工作辅助器件(例如工作台)。

139、作为目前所考虑的情况的补充地，这里尤其产生崎岖不平的、由切口(例如由在台板下方的体积)分隔开的工作空间和距离空间。

140、负载处理过程尤其可以与根据上述变型的过程类似地进行，因为这里发生从一个区域到另一个区域(尤其是从一个平坦的面到一个平坦的面)的负载运动。工作空间和/或距离空间的求取尤其可以在结果上有所不同，因为在台板周围的区域尤其必须被空出来以防止与负载处理运动学装置和/或负载和/或物流机器人发生碰撞。

141、本发明的另一方面是一种具有负载处理运动学装置的物流机器人，该物流机器人包括如上所述的系统。

142、本发明的另一方面是一种用于在变换的工作环境中对负载处理运动学装置的负载处理环境进行保险的方法，尤其是借助如上所述的系统和/或物流机器人，该方法包括步骤：

143、-尤其借助环境感测单元来感测负载处理环境的数据，

144、-尤其借助与环境感测单元作用连接的环境监测单元来评估所述数据，其包括：

145、○确定围绕待处理的负载的自由空间，

146、○确定由负载处理运动学装置的运动空间限定的工作空间，

147、○确定至少部分地围绕工作空间的距离空间，

148、○确定包括工作空间和距离空间的过程空间，并且

149、-尤其借助环境监测单元，至少部分地监测至少距离空间和/或过程空间。

150、尤其优选地，该方法包括：计算自由空间和/或工作空间和/或距离空间和/或过程空间，尤其是通过扩展自由识别到的空间点，从负载处理的从自由识别到的空间点中选择出的一个空间点、尤其是紧邻动作点的空间点、尤其是负载抓握点开始，直至探测到的进行限界的对象或预给定的中断边界，其中，优选地，该计算通过实施尤其包含在计算机程序中的算法来进行，该计算机程序尤其存储在环境监测单元的电子计算单元上。

151、尤其地，该方法可以进一步包括以下步骤：根据在过程空间和/或工作空间和/或距离空间内探测到的对象和/或探测到的变化，输出反应指令，以便控制负载处理运动学装置和/或物流机器人的合适的反应。尤其可以设置，声学警告信号(尤其是警告音)、光学警告信号引起负载处理过程的减慢(尤其是负载处理运动学装置的运动的减慢和/或物流机器人的运动的减慢)和/或停止。

152、优选地，可以设置重新规划的反应，利用该重新规划的反应可以调整轨迹，使得由此又产生“未损坏的”过程空间。

153、尤其优选地可以设置，查询和接收来自系统外部的感测单元、尤其传感器源的可用数据。例如，这些数据可以来自另外的自主地面运输工具和/或全球数据源(优选云系统)。由此扩展的环境数据尤其可以一起集成到该单元的环境感测中并且一起使用在所提到的方法步骤中。

154、根据一个有利的构型，该方法包括以下步骤：尤其是通过实施该算法，对自由空间和/或工作空间和/或距离空间和/或过程空间的包围的表面轮廓进行建模。

155、根据一个有利的构型，该方法包括以下步骤：尤其是通过实施该算法，将自由空间和/或工作空间和/或距离空间和/或过程空间减少为凸状的表面轮廓。

156、根据一个有利的构型，该方法包括以下步骤：尤其是通过实施该算法，通过组合自由空间和/或工作空间和/或距离空间和/或过程空间的部分空间对整个空间进行建模，尤其是通过组合自由空间和/或工作空间和/或距离空间和/或过程空间的至少两个凸状的部分空间对非凸状的整个空间进行建模。

157、根据一个有利的构型，该方法包括以下步骤：尤其是通过实施该算法，通过累加工作空间和距离空间来计算过程空间。

158、根据一个有利的构型，该方法包括以下步骤：尤其是通过实施该算法，通过从过程空间中消除工作空间来计算距离空间。

159、根据一个有利的构型，该方法包括以下步骤：尤其是通过实施该算法，监测过程空间和/或距离空间的整个体积。

160、根据一个有利的构型，该方法包括以下步骤：尤其是通过实施该算法，确定距离空间的外轮廓和/或内轮廓，并且，监测至少距离空间的外轮廓和/或内轮廓。

161、在另一构型中，该方法包括以下步骤：尤其是通过实施该算法，计算负载处理运动学装置的空间使用优化的运动轨道和/或根据空间使用优化的运动轨道将过程空间、尤其是距离空间减少为最小的待监测的与过程相关的体积。

162、尤其地，该方法可以如下地继续形成：

163、-该方法包括对负载处理运动学装置进行定位的步骤、尤其是使包括负载处理运动学装置的物流机器人驶入的步骤，

164、-其中，优选地，负载处理环境的感测在定位和/或驶入期间和/或在定位之后和/或在驶入之后进行，和/或

165、-该方法包括根据所获得的环境信息对负载处理运动学装置和/或物流机器人进行精细定位的步骤，和/或

166、-该方法包括在结束负载处理过程之后将对负载处理运动学装置和/或物流机器人的控制交还给导航控制器或另一控制器的步骤。

167、另一个方面尤其可以是计算机程序。

168、在计算机程序的情况下，优选通过以下方式解决所提出的任务：计算机程序包含算法，利用该算法可以实施该方法。该计算机程序尤其可以安装在环境监测单元中。

169、此外，一个方面可以是计算机可读介质，其包括具有用于执行该方法的算法的计算机程序。

170、对于这些另外的方面及其可能的扩展方案的另外的优点、实施变型和实施细节，还可参阅对相应特征和扩展方案的先前描述。

171、下面示出利用本发明所实现的优点和改进。

172、尤其产生以下优点：

173、·开拓没有固定保护区域隔离部的工作区域。

174、·在“非空闲的”区域(例如装载辅助器件)中搬运货物，例如

175、-位置固定的搁架(无地板锚固件)，

176、-移动式提供系统，例如顺序推车(sequenzwagen)，和

177、-位置可变的搁架(滚动搁架)。

178、·提高工作速度，因为物流机器人可以以“非协同的”速度运动。

179、·处理增加的有效负载，因为尤其不需要对机器人进行持续力/力矩监测并且因而可以使

180、-更大的有效负载，和/或

181、-具有提高的速度的有效负载

182、运动，所述有效负载会高于监测界限。

183、·减少环境感测单元的成本，尤其是传感装置的成本，因为不需要通过机器人安装的传感装置进行碰撞监控。

184、·减少负载处理运动学装置的成本，因为可以使用标准工业机器人而非成本密集型的协同机器人。

185、此外，在扩展到3d监测空间的情况下尤其可以产生以下优点：

186、·能监测在更复杂几何形状中的抓握过程，

187、·能监测在部分占用的几何形状和结构(例如部分填充的搁架)中的抓握过程，

188、·能监测在缺少朝向地面的清晰视野的中的抓握过程

189、·能自适应于当前情况地适配监测空间的几何形状，

190、·能监测凸状的3d监测区域空间，

191、·能监测代表在3d监测空间中的凹状切口的悬垂结构，

192、·能监测由其任意数量的凸状单个空间组成的更复杂的监测区域几何形状。

193、·基于当前工作空间在能选择的参数方面对负载处理运动学装置的控制进行优化，和/或

194、·通过车辆的位置变化来实现更大程度的优化，由此该系统除了负载处理运动学装置(例如机器人手臂)之外也将车辆的行驶传动装置一起用作用于优化的自由度。

195、尤其地，本发明可以适用于装载和卸载过程。

196、尤其也可设想另外的组合，例如将单个装载货物从托盘重新装载到搁架中，而在此不必将车辆一起考虑在内。

197、作为补充地，尤其也可设想，负载处理运动学装置是运输车辆的一部分。