用于操作工业机器人的方法以及用于执行方法的安全监测设备

摘要

用于操作工业机器人的方法以及用于执行方法的安全监测设备。本发明涉及用于借助于具有图形操作界面(18)例如触摸显示器(20)的操作设备(10)操作与机器人控制部(16)相连接的工业机器人(12)的方法和装置。为了简化工业机器人的操作和提高操作安全性，方法包括以下方法步骤：－由操作者通过至少一个操作元件(80,82,84;96)的操作输入请求所述工业机器人(12)的期望的功能或运行模式，－探测至少一个操作元件(80,82,84;96)的操作输入，将操作输入传输到安全监测设备(78)处以用于释放和/或监测可由工业机器人(12)实施的功能或运行模式，－在安全监测设备(78)中识别与请求的功能或运行模式相关联的图形信息(88)，－借助于随机发生器(100,107)对图形信息(88,90,108)编码，并且将编码的图形信息(88,90,108)从安全监测设备(78)传输到操作设备(10)处，并且将编码的图形信息(88)显示在图形操作界面(18)上，－探测操作者的确认输入，通过其确认显示的编码的图形信息(88,90,108)的正确性，－将操纵输入从操作设备(10)发回到安全监测设备(78)处并且比较接收的操纵输入与传输的编码的图形信息，以及－在操纵输入与传输的编码的图形信息一致的情况下实施请求的功能或运行模式。

说明书

技术领域

本发明涉及用于借助于具有图形操作界面(例如触摸显示器)的操作设备操作与机器人控制部相连接的工业机器人的方法。此外，本发明涉及用于释放和监测可由工业机器人实施的功能的安全监测设备，其中，该更安全的监测设备与控制工业机器人的控制装置和用于请求待实施的功能的操作设备相联结以用于交换数据。

背景技术

在文献DE 10 2010 039 540 A1中说明了一种呈手持操作设备的形式的用于控制工业机器人的装置。该手持操作设备可与机器人控制部相联结，以便为工业机器人编程或控制工业机器人。

该手持操作设备包括电子设备，该电子设备包括微处理器，以便可与机器人控制部通讯。此外，手持操作设备包括构造为触摸屏的显示部、紧急切断按键和构造为锁止件的转换器。为了手动地使例如机器人臂运动，手持操作设备包括不同的可彼此独立地手动操纵的输入器件或操作器件(Verfahrmittel)，其例如构造为6D鼠标或击打式按键(Tipp-Taste)。借助于触摸屏实现这样的可能性，即，为操作器件中的每一个关联有其自己的参考坐标系。

然而，在该已知的实施方式中，仅仅通过可手动操纵的输入器件实现工业机器人的控制，从而手持操作设备在其制造方面成本很高并且在运行中易受干扰。

在文献DE 10 2010 025 781 A1中说明了用于操纵工业机器人的另一装置。呈移动电话的形式的手持设备具有触摸屏，其一方面用作输出器件以用于输出机器人控制部的信息，尤其用于示出操作表面，并且另一方面用作指令输入器件以用于借助于按键输入控制指令。

该手持设备借助于夹紧装置(如其在例如将移动电话固定在机动车中的原理方面是已知的)可松开地固定在便携式安全装置处，并且通过USB接口与其相连接。安全输入装置具有急停按钮、赋能按键(Zustimm-Taster)以及运行模式选择开关。在该实施方式中不利的是，为了可靠地操纵虚拟按键，始终强迫操作者看着触摸屏，以避免错误输入。这同样适用于不利的环境条件(例如强光射入或者昏暗)，其使触摸屏的操作变得困难。

在文献DE 10 2005 040 714 A1中说明了一种用于设置用于机器人的运动过程的方法和系统。该系统包括机器人控制部，其可与外部组件相连接，其中，外部组件具有功能单元，其构造为所谓的图形示教悬架式单元(Graphical Teach Pendant Unit，GTPU)。功能单元具有屏幕，在屏幕上可并排显示机器人的真实的工作区域的图片，其利用固定在机器人的腕关节处的图片记录装置基于不同的透视法来记录。

此外，在功能单元处设置有呈按键的形式的操纵元件。设置成，借助确定装置确定机器人的确定位置。然后操作人员通过以下方式借助功能单元或GTPU选取理论终端位置，即，操作人员利用GTPU的为此设置的笔接触在显示在功能单元上的图片上的相应的点。操作人员尤其相应在两个图片上接触在图片上示出的接口的区域中的点。在图片中选择的理论终端位置借助在功能单元的屏幕上的十字架来显示，从而操作人员得到视觉的反馈。如果操作人员同意这样的选择，则操作人员在继续下一个方法步骤之前必须对这通过按压操纵元件进行确认。在文献DE 10 2005 040 714 A1中并未说明在功能单元与机器人控制部之间的安全通讯。

发明内容

以此为出发点，本发明的目的在于如此改进开头提及的类型的方法和安全监测设备，即，简化工业机器人的操作且提高在操作时的可靠性。

该目的尤其通过带有以下方法步骤的方法实现：

－由操作者通过至少一个优选地虚拟操作元件的操纵输入请求工业机器人的期望的功能或运行模式，

－探测至少一个优选地虚拟操作元件的操纵输入、将操纵输入传输到安全监测设备处以用于释放和/或监测可由工业机器人实施的功能或运行模式，

－在安全监测设备中识别与请求的功能或运行模式相关联的图形信息，

－借助于随机发生器对图形信息进行编码，例如在更大的图片中放置在随机的位置处，并且将编码的图形信息从安全监测设备传输到操作设备处，并且将编码的图形信息显示在图形操作界面上，

－探测操作者的操纵输入，通过其确认显示的编码的图形信息的正确性，

－将操纵输入从操作设备发回到安全监测设备处并且比较接收的操纵输入与传输的编码的图形信息，以及

－在操纵输入与传输的编码的图形信息一致的情况下尤其通过机器人控制部实施请求的功能或运行模式。

通过根据本发明的方法开启这样的可能性，即，在提高的安全要求的情况下利用操作设备控制工业机器人或其他的技术装备，操作设备不具有电气的操作元件，而是仅通过显示器或触摸显示器操作。

关于编码的图形信息需说明的是，其还可为字母数字。编码还包括图形信息的简单的改变。图形信息可普通地来理解并且包括简单的符号。

关于触摸显示器需说明的是，其在此优选为带有光滑表面的市场上通用的触摸屏，触摸屏优选地构造为电容式触摸屏，同时还可考虑电阻式触摸屏。

通过操作设备还可触发与安全相关的功能，例如选择运行模式，针对其通常需要硬件式的电键式开关。因为带有图形操作界面的操作设备仅单通道地建造在软件和硬件中，所以这在安全标准的意义中看作不安全的设备。然而，通过根据本发明的方法可可靠地触发功能。

在此，作用方向从操作者通过操作设备至安全监测设备、然后返回至操作者并且此后再次返回至安全监测设备，其最终实施安全的功能触发。通过经由安全监测设备完成的作用循环实现安全的功能触发。利用根据本发明的方法可可靠地触发任何功能，即，方法不受运行模式选择限制。

因此，根据本发明的方法能够借助于不安全的操作设备结合安全监测设备实现触发与安全相关的功能。

在方法中使用四个方法步骤：

步骤1：由操作者请求功能。操作者在看作不安全的设备上请求实施与安全相关的功能。将请求传导到安全监测设备处；

步骤2：反馈到操作者处。安全监测设备为操作者在操作设备上反馈发生的功能选择；

步骤3：通过操作者进行确认。操作者向安全监测设备确认执行的功能选择的正确性；

步骤4：实施功能。在确认和比较之后，优选地以可信性校验的形式，安全监测设备实施功能。

根据一优选的方法过程设置成，将至少一个操作元件作为虚拟操作元件可视地示出在图形操作界面的显示器上，并且在操纵虚拟操作元件时在显示器上以X'、Y'坐标的形式探测虚拟操作元件的位置。

X'、Y'坐标可被发送到安全监测设备处且在其中进行评估。

备选地，存在这样的可能性，即，对X'、Y'坐标在操作设备中进行评估，其中，识别出与X'、Y'坐标相应的功能或运行模式，并且将功能标志(例如功能名称或功能编号)发送到安全监测设备处。

在操作设备的显示器上可视地示出至少一个虚拟操作元件。操作元件代表待触发的安全功能。操作元件可借助于选取装置来选择，以便由此选取与之相联系的安全功能。一可能的选取装置例如可为指示器控制装置，例如PC鼠标或手指，其接触触摸显示器。

将在触摸显示器上的选取位置(或者指针控制部的点按位置或者手指的轻击位置)以X'/Y'坐标的形式发送到安全监测设备处，安全监测设备将这理解为请求实施安全功能。安全监测设备基于事先进行的分配方案辨认出哪种安全功能与相应的X'/Y'坐标相关联并且可因此明确地识别出由操作者请求的功能。

为此设置成，在安全监测设备的安全存储器中针对每种功能或运行模式存储有相应的功能图标，为每个功能图标关联有X'、Y'坐标或功能标志，功能图标通过从操作设备接收的X'、Y'坐标或通过信号发送器的信号来识别，并且将功能图标从安全监测设备传输到操作设备处且显示在图形操作界面上。

对于安全监测设备来说，用于实施的功能请求以与所使用的操作元件无关的方式存在。因为请求源自不可靠(即，不安全)的源且因此可是伪造的，所以操作者必须在最终的功能实施之前确认发生的选取。为此，安全监测设备将选取的功能以图标图示反馈到操作表面处。通过反馈选取的功能，对于操作者来说，可可视地辨认出可能的错误输入、在操作设备与安全监测设备之间的路径上由于软件或传输错误的误读。在错误情况下，操作者可中断程序并且重新执行功能请求。图标图示使得操作者能够将安全监测设备识别为数据源，因为仅在此存储呈例如功能图标的形式的图标图示。在从安全传输设备至操作设备的传输路径上的数据歪曲应可立即作为图片失真辨认出。

根据一优选的方法过程，在安全存储器中针对每个待实施的功能存储有单独的功能图标，其以通用的数据格式(例如作为位图数据)存在。对于安全监测设备来说，功能图标与相应的功能的关联必须事先通过配置过程变得已知。匹配于选取的功能将功能图标从存储器中取出、发送到操作设备处(例如通过通道)并且显示在操作设备上。在这种情况下，通道意指数据无歪曲地且在没有其他的数据处理的情况下从安全监测设备传输到操作设备处。

优选地，功能图标以作为图片和/或文本的图形形式示出选取的功能，从而操作者可轻易地辨认出示出的功能。

另一优选的方法过程设置成，安全监测设备借助于随机发生器生成至少一位数的随机数，其中，对随机数进行保存。

优选地，使随机数变成图标并且将其作为呈数字图标的形式的数字代码与功能图标一起作为编码的图形信息发送到图形操作界面处以用于显示。可通过编码的例如图标图示立即辨认出例如通过传输路径的编码歪曲。

另一方法步骤的特征在于，操作者的确认输入包括经由输入单元(例如图形操作界面的数字键盘)输入通过图标化的数字代码预定的数字序列，其中，数字序列的输入优选通过接触数字键盘的显示在触摸显示器上的虚拟的按键来探测。

因此，操作者必须认知地辨认出用图标示出的功能。如果示出的功能相应于其事先进行的选取，操作者可对这通过输入同样用图标示出的确认代码进行确认。对此，操作者必须认知地辨认出图标化的确认代码并且将其作为数字序列经由键盘输入。紧接着将指出的数字代码发送到安全监测设备处用于校验。

确认代码的图标图示仅可以显著的算法花费来机读。而操作者可通过认知能力轻易地识别图标化的确认代码并且通过在键盘上键入辨认的数字序列转换成可机读的数字序列。通过图标图示防止例如操作者表面将从安全监测设备获得的代码直接再次发回到安全监测设备处且因此独立地执行违反本意的确认。更确切地说，总是需要操作者辨认出用图标示出的确认代码。

一备选的方法设置成，将功能图标在图片中定位在由安全监测设备确定的显示位置处，并且将图片作为编码的图形信息发送给图形操作界面并且显示在显示器上。

在此，优选地设置成，图片在安全监测设备的安全存储器中以空的图片内容以与功能图标的数据格式相应的数据格式进行保存，并且将带有空的图片内容的图片用作用于示出至少一个功能图标的图框。

优选地，将功能图标根据选定的功能或运行模式从安全存储器中取出并且在随机选择的U/V位置中拷贝到图片中。

选择的U/V位置通过随机发生器确定并且仅对于安全监测设备是已知的。

最后将生成的图片作为整体发送到操作设备处且在显示器上显示在限定的位置处。

为了确认输入设置成，探测选取点的X、Y坐标、将其发送到安全监测设备处，并且比较X、Y坐标与功能图标在图片中的U-V位置，并且当坐标在限定的公差之内相一致时，那么实施请求的功能或运行模式。

作为用于提高可靠性的补充措施，设置成，使功能图标的操纵与限定的手势相结合，其中，在操纵功能图标之后，即，在按压鼠标按键或在利用选取装置(例如鼠标或手指)持续触摸显示器的手指接触时必须进行运动，例如在限定的方向上的拉动、线性运动或圆周运动。

该目的还通过带有以下方法步骤的方法实现：

－在触摸显示器上显示代表工业机器人的功能或运行模式的至少一个虚拟操作元件，

－由操作者通过操纵至少一个虚拟操作元件选取期望的功能或运行模式，

－探测至少一个虚拟操作元件的确认并且将与选取的功能或运行模式相应的控制信号发出到安全监测设备处，

－在安全监测设备中评估控制信号并且选取与选取的功能或运行模式相关联的图形信息，

－生成图片，在其中将图形信息定位在由安全监测设备确定的显示位置处，

－将图片传输到操作设备处且在触摸显示器上显示带有图形信息的图片，

－在通过操作者接触显示的图形信息时探测接触位置，

－将接触位置发回到安全控制部处，

－比较接收的接触位置与预定的显示位置，以及

－如果接触位置与显示位置优选地在限定的公差之内相一致，实施选择的功能或运行模式。

一优选的方法过程的特征在于，随机确定显示位置，将图形信息在图片之内显示在该显示位置中。

将带有集成的图形信息的图片作为图片文件(例如位图)从安全监测设备传输至操作设备，并且然后在触摸显示器上显示在由安全监测设备预定的或对于安全监测设备来说已知的位置中。

优选地，作为图形信息显示出与功能或运行模式相应的虚拟操作元件或用图片示出数字代码。

根据一优选的方法，将图形信息在安全技术方面优选地双通道地存储在安全监测设备的存储器中。同样在安全监测设备中在安全技术方面优选地双通道地评估控制信号。

根据方法的另一优选的实施方案设置成，通过确定接触点的第一坐标探测虚拟操作元件在触摸显示器的表面上的接触，并且如果接触点的第一坐标在与触摸显示器的表面保持接触之后通过操作人员的手动动作离开预定的坐标区域，则进行触发虚拟操作元件的功能。

在此，可通过操作人员的手势触发手动的动作。手势可通过将操作人员的手指在触摸显示器上拉动到预定的坐标区域中或从其中拉出来实施。优选地，在限定的方向上实施手势，其中，可无极地设定对手指运动的敏感度、手势的强度，以便触发动作。

此外，本发明涉及本身有创造性的用于利用手持设备操作工业机器人的方法。在此设置成，触摸功能的触发需要操作者在触摸显示器上的手动的动作。为了防止由于无意的接触而无意地触发虚拟操纵元件，仅当在接触触摸显示器之后实施了特定的“小手势”，例如在限定的方向上移动手指时，才触发功能。由此得到了“可靠的触摸”。

可无极地设定用于触发功能所需要的手势，即，手势的所需要的强度或类型：其从简单的手指接触(触摸显示器的一般通常的操作)覆盖到直至所限定的手势。通过在显示器边缘中的手指槽的触觉标记(例如特定的显现部)，手指可在手指槽的延续部中滑到触摸显示器上，并且在此触发功能。如果操作者意识到其已经引入违背本意的功能触发，操作者可通过将手指拉回到初始位置中抑制功能触发。

相对于现有技术，根据本发明的装置的特征尤其在于，硬件构件的数量已经减小到绝对的最低限度。所有的操作功能一致地以接触软件实现，除了与安全相关的开关之外，例如“急停”和“赋能”。不需要其他的电气构件，例如薄膜按键、开关或信号灯。由此系统几乎不需维护。

所实现的空间节省有利于大的舒适的触摸显示器。在触摸显示器上示出的虚拟操纵元件和显示部针对工业应用来设计且以对比明显和很大的方式示出，从而实现可靠的操作。

此外，本发明涉及用于释放和监测可由工业机器人实施的功能的安全监测设备，其中，安全监测设备与控制工业机器人的控制装置和用于请求待实施的功能的操作设备相联结以用于交换数据。

根据本发明，安全监测设备包括

－评估和识别装置，其用于评估功能请求和识别与功能相应的图形信息，

－编码装置，其用于对图形信息编码，

－传输装置，其用于将编码的图形信息传输到操作设备的图形用户界面处，

－接收和比较装置，其用于从操作设备接收确认输入和比较操纵输入与编码的图形信息。

一优选的实施方式的特征在于，安全监测设备具有优选地双通道的安全存储器，在其中存储有作为功能图标的至少一个图形信息。

为了生成编码的或图标图示而设置成，编码装置具有图片生成装置，通过其将功能图标在存储在存储器中的带有空的图片内容的图片中拷贝到随机的U/V位置处。

为了实现合适的编码，设置成，图片生成装置具有随机发生器，借助于其生成U/V位置。

编码装置优选地与比较装置相联结，以便比较发送的编码的信息与接收的输入的信息。

根据另一实施方式设置成，编码装置具有用于生成随机数的随机数发生器以及用于由随机数生成数字图标的图标生成装置。

为了实施或释放请求的功能，设置成，比较装置与安全输出部相联结。

附图说明

本发明的其他的细节、优点、特征不仅由权利要求、可从权利要求中得悉的特征单独地和/或组合地得到，而且由可从附图得悉的实施例的随后的说明中得到。其中：

图1显示了用于操作工业机器人的手持编程设备，

图2显示了手持编程设备的邻接到触摸显示器处的显示器框架的区段，

图3显示了邻接到触摸显示器处的显示器框架的第二区段，以及

图4显示了邻接到触摸显示器处的显示器框架的第三区段，

图5显示了手持编程设备的后视图，以及

图6显示了用于利用操作设备操作工业机器人的示意性的方法，

图7显示了操作设备的带有虚拟操作元件的操作表面的部段，

图8显示了操作设备的带有具有图形信息的图片的操作表面的部段，

图9显示了在操作设备与安全监测设备之间通讯的第一实施方式的示意性的图示，

图10显示了在图片中示出的带有手势功能的虚拟操作元件的示意性的图示，

图11显示了在操作设备与安全监测设备之间的通讯的第二实施方式的示意性的图示，

图12显示了数字代码的图标图示，

图13显示了操作设备的带有不同的操作面(Verfahrfl?che)的操作表面，以及

图14显示了用于重新校准操作设备的坐标系的虚拟操作元件。

具体实施方式

图1显示了呈用于操作工业机器人12的手持编程设备的形式的装置10。为此，手持设备10通过无线或有线的通讯连接14与机器人控制部16相连接。手持设备10包括带有触敏式显示器20(下面称成触摸显示器)的图形操作界面18。触摸显示器20用于显示至少一个虚拟操作元件22.1…22.n、24.1…24.n，其代表用于工业机器人12的控制、编程或操作的功能，其中，在利用操作人员的手指接触虚拟操作元件22.1…22.n、24.1…24.n时触发相关联的功能。

此外，手持设备10包括：控制单元30，其用于控制图形操作界面18和与机器人控制部16进行通讯；以及位置传感器，其用于确定操作设备的位置和斜度。

带有触摸显示器20的图形操作界面18与控制单元30一起布置在壳体32中。壳体32形成显示器框架34，其在边缘侧包围触摸显示器20。此外，在壳体32的上侧上布置有与安全相关的急停开关26。

虚拟操作元件22.1…22.n以及24.1…24.n相应沿着显示器框架的邻接到触摸显示器20处的框架区段36、38来布置。为了实现虚拟操作元件22.1…22.n和24.1…24.n的盲操作，根据独立的第一发明思想，在框架区段36、38中相应布置有触觉标记40.1…40.n和42.1…42.n。为每个触觉标记40.1…40.n、42.1…42.n关联有虚拟操作元件22.1…22.n、24.1…24.n。

在此，虚拟操作元件22.1…22.n、24.1…24.n尤其直接邻接到触觉标记40.1…40.n和42.1…42.n处，从而实现从触觉标记40.1…40.n和42.1…42.n直接过渡到虚拟操作元件22.1…22.n、24.1…24.n。因此，沿着触觉标记40.1…40.n和42.1…42.n引导的手指几乎一步引导至虚拟操作元件22.1…22.n、24.1…24.n。由此避免和最小化错误操作：首先触及，然后松开。此外，不需要必须特别地设计触摸屏，即，显示器20。尤其且不同于现有技术的是，不需要将特别的覆盖材料安装到显示器上，否则由此出现透明度损失。

触觉标记40.1…40.n和42.1…42.n形成引导部，通过其将操作人员的手指引导至相关联的虚拟操作元件22.1…22.n、24.1…24.n。

图2显示了操作元件22.1…22.n和与其相关联的触觉标记40.1…40.n的放大的图示。

通过沿着具有触觉标记40.1…40.n、42.1…42.n的框架区段36、38布置虚拟操作元件22.1…22.n和24.1…24.n保证可靠地操作虚拟操作元件。在此，突出和特别显现的框架区段36、38用于在触摸显示器20上的触觉的定向。

在图1和图2中示出的实施例中，触觉标记40.1…40.n、42.1…42.n构造为手指槽，手指槽如此成形，即，其可利用手指可靠地摸到且确保手指从框架区段36、38朝关联的虚拟操作元件22.1…22.n和24.1…24.n的方向上的引导。

此外，设置有触觉标记43.1…43.n，其构造为小块并且布置在显示器框架34的表面上。

由此一方面补偿触摸显示器20的原则上缺乏的触感，且另一方面操作者可将视觉注意力集中到工业机器人和工艺上，而不必看到手持操作设备或手持设备10上，由此总地提高操作安全性。实现了“盲操作”。

图3显示了作为显示器框架34的邻接到触摸显示器20处的框架角部46的触觉标记44的实施方式。通过显示器框架34的框架角部46限定在触摸显示器20上的明确的精确的位置。针对选取的位置，在触摸显示器20上设置有虚拟操作元件48，其例如在线性的方向上沿着框架角部46的显示器侧的一框架区段50或显示器侧的另一框架区段52运动。

图4显示了触觉标记54的另一实施方式，其构造为显示器框架34的显示器侧的框架区段56。操作人员的手指可沿着框架区段56实施移动运动，可通过该移动运动调整沿着框架区段56伸延的虚拟滑动元件60。

在图1和2中示出的且构造为手指槽的触觉标记40.1…40.n、42.1…42.n形成带有很高的分辨率的、在显示器边缘上的触觉的定向部，例如用于感觉到虚拟操作元件22.1…22.n、24.1…24.n的位置，因为其直接布置中手指槽旁边。可为每个手指槽明确关联有虚拟操作元件。手指槽40.1…40.n、42.1…42.n半敞开地来实施且朝触摸显示器20的方向上敞开，从而手指如同在沟槽中引导那样滑到触摸显示器上且可在此处触发虚拟操作元件22.1…22.n、24.1…24.n的功能。

根据一独立的发明思想设置成，触发与虚拟操作元件22.1…22.n、24.1…24.n相关联的功能需要操作人员在触摸显示器20上的手动的动作。为了防止由于偶然的接触无意地触发虚拟操作元件22.1…22.n、24.1…24.n，仅当在接触触摸显示器20之后实施预定的手势(例如在限定的方向上拉动手指)时才触发功能。对手指运动的反应的敏感度可通过调节器无极地调节。因此，可无极地调节需要的手势的强度，以便触发功能。该手势从简单的手指接触、触摸显示器20的一般通常的操作直至涵盖特定的小手势。通过在显示器框架的框架区段36、38中的手指槽22.1…22.n、24.1…24.n的特别的显现，手指可在手指槽的延续部中滑到触摸显示器上，并且在此触发功能。如果操作者注意到其已经引入违反本意的功能触发，操作者可通过将手指拉回到原始位置中抑制功能触发。

一旦操作人员利用手指例如以手指槽40.n为起点接触虚拟操作元件22.n，就通过控制单元30探测在触摸显示器上的相应的坐标。仅当操作人员的手指离开预定的坐标区域或到达预定的坐标区域时，那时才根据指令的手势的定义触发相关的功能。如果虚拟操作元件偏移且因此准备好触发(在松开手指时实现触发)，这通过视觉标志(例如彩色的边缘)在操作元件处标明。如果通过将操作元件再次拉回到原点中又取消无意的偏移，这通过视觉标志的消失变得可辨认。

根据本发明的另一本身有创造性的实施方式，使虚拟操作元件48(其例如放置在显示器框架34的框架角部46中)与特别的手势控制部相结合。使虚拟操作元件48例如沿着框架区段50、52在两个方向62、64上移动，如在图3中示出的那样。为每个运动方向62、64关联有可选的功能。因此，例如可在沿着框架区段52运动时激活功能“A”，而在沿着框架区段50运动时激活功能“B”。在此评估偏移的程度，其中，设置两种评估可行性方案。

根据第一评估可行性方案，将偏移的程度立即作为模拟参数(例如速度指示)交付给功能部。如果在偏移的位置中松开手指，则立即将模拟值变换成零。如果将手指滑动地再次引导到初始位置中，参数相应于偏移再次复位为零。可使用该功能，以便例如在正的或负的方向上启动运动程序并且在此在速度方面相应进行无级地变化。

根据第二评估可行性方案设置成，在超过可限定的阈值时触发切换的功能。仅当手指在偏移的位置中离开触摸显示器20时，那时才激活该功能。然而，如果手指在未在框架区段50、52上放开的情况下再次引回到零位中，则抑制功能触发。

本发明的另一本身有创造性的思想涉及实现所谓的超驰功能(速度调节)，其通过在图4中示出的滑动操纵元件60来实现。为此，滑动操纵元件60邻接地在框架区段56旁边相对于触觉标记43居中地定位。借助于触觉标记43可触摸到滑动操纵元件60的位置并且通过手指沿着框架区段56的移动进行调整。通过框架区段38、56的触觉标记42.1…42.n附加地辅助盲调整。在两个触觉标记之间移动时，所谓的超驰可被调整限定的量，例如20%。借助于布置在边缘侧的滑动操纵元件60还可在盲操作中设定其他类似的参数，例如过程参数。

另一本身有创造性的特征涉及触觉标记40.1…40.n、42.1…42.n相对于触摸显示器20的纵向中轴线和/或横向中轴线的对称的布置方案。在此，纵向中轴线是直线，其居中地且平行于显示器框架34的更长的纵向框架侧边伸延。横向中轴线与纵向中轴线垂直地伸延，即，居中地在显示器框架34的更短的横向侧边之间且平行于该横向侧边伸延。由此保证手持设备10不仅适合用于右手操作，而且适合用于左手操作。这尤其通过图形操作界面的一致的无按键的设计和触觉标记的对称的布置来实现。因此，图形操作界面可通过简单的设置功能从右手操作转换到左手操作。在此，对虚拟操纵元件22.1…22.n、24.1…24.n的所有位置在触摸显示器20的纵向中轴线68处进行镜像。

图5显示了壳体32的后侧66。在后侧66上且相对于纵向轴线68对称地布置有安放的握持条70、72，可利用一只或两只手在握持条处稳当地握住手持设备10。握持条70、72可具有相应于柱体区段的外部几何结构，其中，握持条70、72应以外边缘(即显示器框架34的纵向边缘)为出发点。在每个握持条70、72中相应集成有赋能开关或赋能按键74、76，必须可选地操纵其中一个以用于工业机器人的运动释放。

通过对称的布置方案预防手疲劳，因为可交替地利用左手或右手操纵赋能开关74、76。在手疲劳的情况下，相应另一只手可承担赋能，而由此未中断用于机器人运动的运动释放。

本发明的另一本身有创造性的实施方式的特征在于，通过软件功能代替用于选取机器人运行模式“设定”、“自动”、“自动测试”的迄今通常的电键式开关。特点尤其是在安全技术方面的数据处理。触摸显示器20原则上是单通道的且因此是不安全的设备。借助根据图6集成到机器人控制部16中的安全控制部78(下面还称成安全监测设备78)保证软件的可靠的功能性。安全监测设备78在欧洲专利申请EP 1 035 953中进行了说明，将其公开全部列入到本申请中。然而，根据本发明的教导不限于根据欧洲专利申请EP 1 035 953的安全控制部。

如在图7中示出的那样，在触摸显示器20上提供有不同于操作表面18的、呈虚拟操作表面80、82、84(例如虚拟按键(Softkey))的形式的运行模式选项以用于选取。操作者通过接触虚拟按键80、82、84选取新的运行模式“X”。通过操作表面的软件将新选取的运行模式作为命令“请求新的运行模式X”发送到安全监测设备78处。安全监测设备78从其存储器86中取出相应于这种运行模式的图形信息(例如图标88)并将其在更大的图片90中放置到随机确定的显示位置处。图标88在图片90中的位置仅对于安全监测设备78来说是已知的。如在图8中示出的那样，将图片90作为图片文件(例如位图)发送至操作表面18并且在此相对于显示部带至限定的位置中。

操作者必须通过指尖作用到示出的图标88上确认由安全监测设备78辨认的运行模式。在触摸显示器上的接触位置以接触坐标X/Y的形式被探测到并且将其发回到安全监测设备78处。安全监测设备78比较接触位置与图标88在图片90中的显示位置。在考虑到图片90在触摸显示器20上的已知的位置和图标在图片90中的已知的随机的显示位置的情况下进行比较。如果两个位置(在限定的公差之内)相同，则实施引入的运行模式变换。否则摒弃运行模式变换且维持先前的运行模式。

通过该方法在操作者与安全监测设备78之间出现可靠的作用循环：

－操作者选择运行模式，

－安全监测设备78将辨认的运行模式显示在操作设备10上，

－操作者向安全监测设备78确认显示的运行模式的正确性，

－安全监测设备78设定新的运行模式。

下面参考图9阐述方法的第一变型方案以及安全监测设备78。在操作设备10的触摸显示器20上可视地在限定的X'、Y'位置中示出虚拟操作元件84。虚拟操作元件84代表待触发的安全功能Fl并且可借助于选取装置92(例如呈PC鼠标或操纵杆的形式的指示器控制部)在显示器上进行选择，或者借助于手指92在触摸显示器20上进行选择，以便如此选取与虚拟操作元件84相联系的安全功能Fl。

在借助于操作人员的手指92操纵虚拟操作元件84时，探测选取位置，即，探测在触摸显示器20上呈X'、Y'坐标的形式的接触部位，并且在方法步骤S1中将其发送到安全监测设备78处。将接收X'、Y'坐标理解为要求实施安全功能。安全监测设备78具有评估和识别装置94'，其与安全存储器86相联结。在存储器86中为虚拟操作元件88的每个X'、Y'坐标关联有安全功能或运行模式。通过存储在安全存储器86中的分配方案，安全监测设备78辨认出哪种安全功能与相应的X'、Y'坐标关联并且可因此明确识别出由操作者请求的功能或运行模式。

备选地，操作设备本身可执行X'、Y'坐标的预评估并且识别出相应的功能或运行模式，然后将其作为功能标记(例如功能名称或功能编号)发送到安全监测设备处且进行评估。

可选地，为了实施功能，还可由另一操作元件96与操作设备10无关地引起请求，其中，该另一操作元件构造为与安全监测设备78相连接的信号发送器96，例如电键式开关或按键。

安全监测设备78以不依赖于操作元件的类型的方式接收功能请求，以便实施功能或运行模式。其在评估和识别装置94中进行评估。

为此，在安全监测设备78的安全存储器86中为每种待实施的功能以某种数据格式(例如位图数据)保存有相应的功能图标88。通过配置过程实现功能图标与相应的功能的关联。

独立于此，在安全监测设备78的安全存储器86中存储有带有空的图片内容的图片90。图片90以与功能图标88相同的数据格式来保存并且用作用于示出功能图标88的图框98。功能图标88在编码装置99中借助于图片生成装置101任意地放置在图框98之内。根据选取的功能将存储在安全存储器86中的功能图标88取出并且拷贝到在图框98中的随机选取的U/V位置处。U/V位置通过随机发生器100确定并且仅对于安全监测设备78来说是已知的。功能图标88理想地以图形形式示出选定的功能，从而功能可由操作者轻易地识别。现在在方法步骤S2中将带有边框98和功能图标88的图片90作为编码的图形信息作为整体发送到操作设备处(例如通过通道)并且显示在显示器20上。通道在这种情况下意指数据无歪曲地且在没有其他的数据处理的情况下从发送器传输至接收器。

操作者现在必须认知地辨认出通过功能图标88图标化地示出的功能。如果示出的功能相应于事先发生的选取，这可通过操纵和选择示出的功能图标88进行确认。

选择和操纵功能图标88(其以随机的位置示出在图片90的图框98中)可与一位数的确认码的输入相比较。在触摸显示器20上操纵显示的功能图标88时，探测操纵点的X/Y坐标并且将其在方法步骤S3中发送到安全监测设备78处以用于校验。

功能图标88的随机的位置仅可借助图片处理算法用机器辨认出。而操作者可通过其认知能力轻易地识别功能图标并且利用选取装置(例如手指或指示器控制部)进行选择。通过该措施防止例如操作表面独立地执行违反本意的确认。更确切地说，总是要求操作者通过选择以用于辨认图片位置和转变成X/Y坐标。

将接触点的X/Y坐标发送到安全监测设备处且在其中借助于接收和比较装置102校验接触点的X/Y坐标是否匹配于功能图标的U/V坐标。在此，X坐标必须处在区间[U|U+图标宽度]之内，而Y坐标必须处于区间[V|V+图标高度]之内。如果坐标在图标极限之内，而这标志着操作者已经辨认出显示的功能图标、同意了选取的功能并且已经确认了该功能。

如果坐标处于功能图标之外，则摒弃事先发生的请求并且中断确认程序。此后可重新执行功能请求。

因为在说明的实施例中呈触摸显示器20的形式的不安全的输入设备有原理限制地参与确认程序，所以可采取其他的措施来提高确认程序的可靠性。

因此，功能图标的选择可与限定的“手势”相结合。这意味着，在选择功能图标之后，例如在按压鼠标按键时或在持续触摸显示器20与选取装置(例如手指或指示器)的手指接触时，应进行运动(例如在限定的方向上拉动)。仅当手势结束时才在安全监测设备中进行进一步的校验。

通过必需的手势防止无意的确认，例如，当在触摸显示器20上无意地接触功能图标时。

操作者可在安全监测设备78中配置手势的数量和形状，例如线性运动、圆周运动。为了安全监测设备78可辨认出手势，常常或循环地传输和评估X/Y坐标。

可选地，可由安全监测设备78本身根据随机原理选取需要的手势。为了更好的操作引导，选取的手势可与功能图标一起如在图10中那样用图形示出。

在成功的确认输入之后，即，当呈X/Y坐标的形式的接收的确认信息与呈U/V坐标的形式的预期相一致时，通过安全监测设备在方法步骤S4中实施事先选取的功能。实施例如可包括设置安全输出，以便由此在外围中触发与安全相关的动作。

设置成，在可限定的时间间隔之内结束确认程序。在监测装置104中测量在发出图片90与接收X/Y坐标之间的时间间隔t并且与限定的时间间隔t_max相比较。如果时间t超过限定的时间间隔t_max，则中断操纵过程。然后可重新实施功能请求。由此防止操作者执行长时间遗留的功能选取，且紧接着未授权的操作者确认选定的功能。

图11显示了用于借助于不安全的操作设备10结合安全监测设备78触发与安全相关的功能的备选的方法。用于通过操作设备10的虚拟操作元件88或通过信号发送器96请求功能的方法步骤S1相应于根据图9的方法步骤S1且因此不作进一步阐述。

相同的适用的是通过评估和识别单元94识别请求的功能，其同样参考图9进行了阐述。

在一备选的本身有创造性的方法中，将以下方法用于用图标进行的反馈。

安全监测设备在其存储器86中针对每个待实施的功能具有相应的功能图标88，其以通常的数据格式(例如位图数据)来保存。通过配置过程确定功能图标88与相应的功能的关联。

相应于选取的功能将功能图标88从安全存储器86中取出。功能图标88理想地以作为图片和/或文本的图形形式示出选定的功能，从而操作者可更容易地辨认出示出的功能。安全监测设备78同时在编码装置105中借助于随机发生器107生成至少一位数的随机数106，其保存成用于随后的校验。

随机数106在装置109中变成图标且作为数字图标108示出，如在图12中示例性地针对3位数的数字显示的那样。在方法步骤S2中将功能图标88与数字图标108一起作为编码的图形信息传输到操作设备10处且显示在显示器20上。功能图标88以及相应于数字代码的数字图标108可单独地或同时传输到操作设备10处。传输通过通道实现，其中，通道意指数据无歪曲地且在没有其他的数据处理的情况下从安全监测设备78传输至操作设备10。通过图标图示108可立即辨认出例如通过传输途径的任何代码歪曲。

在一备选的方法中，操作者认知地辨认出用图标示出的功能。如果示出的功能88相应于事先发生的选取，操作者可对其通过输入同样以数字图标108的形式用图标示出的确认代码进行确认。

为此，操作者必须认知地辨认出用图标示出的确认代码108且将其作为数字序列通过在触摸显示器20上示出的虚拟键盘110输入。在方法步骤S3中将输入的数字序列发送到安全监测设备78处且在接收和比较装置102中校验。在此检查呈数字序列的形式的反馈的确认代码与事先存储的随机数106是否一致。

在肯定的情况下在方法步骤S4中实施功能。否则中断确认程序。

确认代码的图标图示仅可以显著的算法花费来机读。而操作者可通过其认知能力轻易地识别出图标化的确认代码并且通过在键盘110上键入辨认的数字序列将其转变成可机读的数字序列。通过图标图示108防止例如操作者表面将从安全监测设备获得的数字代码108直接再次发回到安全监测设备中并且因此独立地执行违反本意的确认。更确切地说，始终需要操作者辨认用图标示出的确认代码。

在成功的确认之后，即，当接收的确认信息－在这种情况下，数字序列–与预期–在这种情况下，随机数－一致时，在方法步骤S4中实施通过安全监测设备78事先选定的功能。这例如可为设置安全的输出，以便由此在外围中触发与安全相关的动作。

确认程序必须在可限定的短的时间间隔t_max内结束。因此防止第一操作者执行长时间遗留的功能选取，并且紧接着未授权的第二操作者确认选取的功能。借助于监测装置104在根据方法步骤S2的反馈给操作者与根据方法步骤S3的确认之间测量时间t。如果时间t超过限定的时间间隔t_max，则中断操纵过程。此后可重新执行功能请求。

可选地，用于运行模式变换的请求还可通过硬件电键式开关生成。

通过借助于PIN的登陆/退出方法模仿钥匙插入到运行模式选择开关中/从其中拔出。

根据一本身有创造性的方法，将在接触触摸显示器20之后或多或少地“拉动”手指的可能性用于产生用于工业机器人12的模拟的行驶指令。因此，可对工业机器人12根据图6以6个自由度(例如X、Y、Z和工具112的定向A、B、C)灵敏地进行控制。

利用操作人员的手指的偏移可将位置指令提供给工业机器人12，类似于在笔记本中通过触摸板的光标控制。工业机器人12在此可同时在两个坐标方向上(例如X和Y方向)上行驶。

在另一模式中，通过偏移手指产生用于工业机器人12的速度指令：手指偏移得越多，机器人行驶得越快。

在接触在图13中示出的所选取的作为虚拟操作元件的操作面114之后，还可紧接着在整个触摸显示器20上的限制部116内拉动手指且因此产生行驶指令。在放开之后工业机器人12立即保持不动。此后必须针对再度的行驶指令再次碰到期望的面114。

对手指运动的反应的敏感度可通过虚拟操作元件118(例如滑动调节器(例如超驰调节器)不仅针对位置指令而且针对速度指令无极地进行调节。

用于2D行驶的敏感面114放置在显示器边缘36附近，从而其还可相对于显示器边缘带有明显的间距利用手指(例如拇指)很好地碰到。

为了还可在第三坐标方向(例如笛卡尔坐标系的Z坐标)上行驶，将呈近似手指宽度的区域的形式的虚拟操作元件120直接沿侧向放置在显示器边缘36处，从而该区域可通过手指(尤其拇指)沿着显示器边缘36引导利用手指“摸到”。该区域产生一维的行驶指令，例如在Z方向上。

通过该特定的布置方案，操作者可清楚地区别和不加思考地伸手碰到两个操作区域114、120：区域120直接在显示器边缘36处激活用于第三维度(Z维度)的行驶指令，其中，手指可感觉到地接触壳体边缘。区域114(其近似以手指或拇指宽度放置在显示器边缘36旁边)激活在两个维度(X-Y维度)上的同时的行驶指令。

工业机器人12具有6自由度。针对以三个角度(A、B、C)调节工具112的定向，使用如上所述的相同的方法。为此将显示器分成两个区122、124。

在例如上面的区122中存在用于维度1－3(例如X、Y、Z)的操作区域114、120。在例如下面的区124中存在用于维度4－6例如A、B、C的操作区域126、128。通过呈小块130、132、134的形式的触觉标记可不加思考地区分两个区122、124。

因此，工业机器人12可利用多重触摸显示器20同时以所有的6自由度行驶。利用单一触摸显示器仅可连续地使用行驶功能。

理想地，工业机器人12在行驶中借助于事先阐述的触摸运动功能与触摸显示器20的坐标系共线地取向。在这种情况下，机器人运动与在触摸显示器上的手指运动最佳地相一致。

然而，如果操作者利用操作设备10朝侧部转去，则不再得到一致性。于是，机器人的运动方向不再与手指的运动方向一致。

在这种情况下，触摸显示器的坐标系必须再次相对于机器人的坐标系进行重新校准。

根据本发明，在根据图14的触摸显示器20上，特定的虚拟操作元件136设置成带有指针138。操作元件136必须首先利用手指轻敲且紧接着必须在机器人坐标系的选取的方向(例如X方向)上拉动手指。X方向在机器人的工作区域中例如通过在底面上的记号标出。手指在操作元件136上的运动和因此指针138的取向平行于在机器人的工作区域中存在的记号。示例性地在图6中利用“200”标出了这样的记号。在从触摸显示器20提起手指之后，计算在第一接触点与放开点之间的矢量方向。借助矢量、选取的机器人坐标轴和共同的Z矢量计算旋转矩阵，通过其在手指运动作为行驶指令提供给机器人之前转换此后所有的手指运动。因此，尽可能最快地利用唯一的手势进行重新校准。在重新校准之后，两个坐标系再次调节成彼此共线，几乎朝北定向。为了改善的可校验性，用图形在触摸显示器上示出校准的显示器坐标系的方向。

在图6中绘出了用于机器人的坐标系。辨认出记号200平行于X轴伸延。Y轴在机器人12的支承面的平面中伸延。Z轴垂直于此伸延，以便机器人12的Z轴可转动(箭头A1)。

在图1和6中通过箭头1、2、3、4、5、6或A1、A2、A3、A4、A5、A6标出了机器人12或保持工具91的臂的摆动运动和转动运动。因此，在本实施例中机器人12可以6个自由度使工具91运动。

根据本发明的校准方法(其在没有传感装置的情况下工作)还可用于任意其他的坐标系，例如可自由限定的框架。