飛行時間人機接口的制作方法
【專利說明】飛行時間人機接口
[0001]本申請是申請人于2011年10月14日向中國專利局提交的發(fā)明名稱為“飛行時間人機接口”、申請?zhí)枮?01110322080.9的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]所要求保護的主題內容一般涉及工業(yè)控制系統(tǒng)，并且更具體地涉及在對工業(yè)環(huán)境中的工作的執(zhí)行中利用飛行時間感測來控制工業(yè)設備。
【背景技術】
[0003]在目前為止，人機配合基于人類用戶在工業(yè)機器離線時對工業(yè)機器進行操作或對工業(yè)機器進行編程的主從關系，這僅允許執(zhí)行靜態(tài)任務。此外，為了確保安全，通常在時間或者空間上分隔人類和工業(yè)設備的工作區(qū)。如將被了解到的那樣，前述方案無法發(fā)揮潛在的人機設備/機器配合的優(yōu)勢，在潛在的人機設備/機器中，每個成員、人類和工業(yè)設備/機器都可以基于它們各自的能力主動地(actively)進行控制并且對任務的解決做出貢獻。
[0004]為了交流的目的，在社會中以及在聽力受損者中廣泛性地利用了手語。此外，在嘈雜環(huán)境和/或距離對于傳送命令和/或指示有影響的環(huán)境中，利用了手語和/或身體姿勢/語言。例如，在諸如飛行器制造廠的工業(yè)工地處，看到人員在調動重型部件(諸如用于附接到制造中的航空器的機身的機翼)時使用手和/或手臂信號來指引吊車操作者并不是反常的。此外，與世界的地區(qū)和/或文化無關，特定的手語和/或身體姿勢/表情可以具有通用性并且可以傳達基本上相似的涵義。
[0005]如將被了解到的那樣，工業(yè)環(huán)境或者這些工業(yè)環(huán)境內的工作區(qū)域，可能對于不經意地進入它們的人員造成巨大的危險和危害。在工業(yè)環(huán)境中，可能存在大量能以可觀的速率和/或通過極大的力量進行旋轉和/或移動的機械，使得妨礙這些機器的人被嚴重傷害甚至可能導致死亡。
[0006]在工業(yè)應用中采用的觸摸屏幕監(jiān)視器(如人機接口(HMI))，甚至在最無菌和/或潔凈的條件下，盡管不斷的清潔(例如，通過濕擦)，仍可以隨著時間而通過塵垢和/或碎肩(例如，塵土、來自與手指的接觸的油、來自工業(yè)處理(特別是來自乳膠或橡膠手套)的油等)變得結殼。這樣的塵垢和/或碎肩層的積聚可以使得觸摸屏監(jiān)視器的靈敏度隨著時間而下降。此外，一些觸摸屏監(jiān)視器需要在身體部位(例如，手指)和屏幕之間進行真正的身體接觸。例如，存在當人佩戴著手套時不起作用的觸摸屏監(jiān)視器。如所能想到的，在觸摸屏監(jiān)視器位于化學腐蝕性工業(yè)環(huán)境中的情況下，這可能是個問題，在化學腐蝕性工業(yè)環(huán)境中為了操縱顯示在屏幕上的物體而暴露皮膚可能具有危害性的后果。
[0007]此外，因為在觸摸屏的表面上劃動或者拖動觸筆可能最終永久地劃傷或者蝕刻表面，使得以后對屏幕的觀看變得有困難或者有問題，所以使用觸筆或其他劃線裝置的觸摸屏也會受制于缺點。此外，在工業(yè)工廠中很多工作區(qū)域可能位于如下環(huán)境中，在該環(huán)境中，大氣中充滿了能夠沉降在觸摸屏上的油和/或風媒的研磨顆粒物質。該研磨顆粒物質單獨地或者與用作潤滑劑的任何沉降的油相結合地，通過在觸摸屏上拖動的觸筆或者其他劃線裝置，能夠不可消除地切割觸摸屏。此外，使用光筆、光棒或光槍而非觸筆通常與由于節(jié)約空間的原因而利用平板屏幕技術來擺脫陰極射線管(CRT)監(jiān)視器的當前工業(yè)趨勢不相符，并且進一步地，使用光筆、光棒或光槍需要用戶相對靠近CRT監(jiān)視器。
[0008]為了標出或者劃出并且/或者監(jiān)控可以包括以大的快速性和/或力量移動和/或轉動的各種機器的工業(yè)自動化環(huán)境中的危害性區(qū)域，常用的實踐是采用柵欄(fence)、光簾等，以在這些機器的操作期間人不經意地絆倒進入這樣的危險區(qū)域并且/或者四肢意外地進入這樣的危險區(qū)域的情況下，立即停止受控區(qū)域或者有邊界的區(qū)域中的這些機器。也被用于防止無意地進入受限制的和/或受監(jiān)督區(qū)(其在工業(yè)自動化環(huán)境中將生命和/或肢體暴露于風險)的更廣泛實踐是通過使用位置標記點，其中相機檢測和查明位置標記點的位置并且生成所保護區(qū)域的邊界，此后可以針對有意的和/或無意的/意外進入來監(jiān)控所保護區(qū)域的邊界。

【發(fā)明內容】

[0009]以下
【發(fā)明內容】
呈現了簡化的概況，以提供對本文所描述的特定方面的基本理解。該
【發(fā)明內容】
不是廣泛的概況，也不意在標識出關鍵元件或者描繪出本文所描述的各方面的范圍。該
【發(fā)明內容】
的唯一目的是以簡化的形式呈現一些特征，作為稍后呈現的更詳細的描述的前序。
[0010]根據本公開的各種方面和/或實施例，提供了一種用于在工業(yè)自動化環(huán)境中利用用戶的身體移動的方法。該方法包括:采用飛行時間傳感器來檢測用戶的身體部位的移動，查明身體部位的移動是否符合身體部位的所辨別的移動，將身體部位的所辨別的移動解釋為可執(zhí)行動作，并且基于身體部位的所辨別的移動，開動工業(yè)機器以執(zhí)行可執(zhí)行動作。
[0011]根據另外的方面或實施例，公開了一種在工業(yè)自動化環(huán)境中采用身體移動來控制工業(yè)機器的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括:飛行時間傳感器，其檢測位于飛行時間傳感器附近的用戶的身體部位的移動；工業(yè)控制器，其確立身體部位的移動是否符合身體部位的所辨別的移動；以及工業(yè)機器，其至少部分地基于從工業(yè)控制器接收的指令來執(zhí)行動作。
[0012]根據再另外的方面或實施例，描述了一種利用由用戶執(zhí)行的移動來開動工業(yè)設備上的動作的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括:用于不斷地監(jiān)控由用戶執(zhí)行的移動的裝置；用于檢測由用戶執(zhí)行的適當移動的裝置；用于在所生成的或者所存儲的工業(yè)工廠環(huán)境的地圖上標出安全區(qū)的裝置，安全區(qū)圍繞由用戶執(zhí)行的適當移動而描述的工業(yè)設備；以及用于開動工業(yè)設備以針對無意闖入來監(jiān)控安全區(qū)的裝置。
[0013]為了完成前述的以及相關的目標，以下描述以及附圖詳細說明了特定示意性方面。這些方面僅僅指示了可以采用本文所描述的原理的各種方式中的少數。在結合考慮以下詳細描述時，根據以下詳細描述，其他優(yōu)點和新特征可以變得明顯。
【附圖說明】
[0014]圖1是圖示了利用用戶的身體移動來控制工業(yè)自動化環(huán)境中的工業(yè)設備或機器的工業(yè)控制系統(tǒng)的說明性框圖。
[0015]圖2是描繪了采用由位于飛行時間傳感器附近的用戶執(zhí)行的身體移動來開動工業(yè)設備或工業(yè)機器上的任務的工業(yè)控制系統(tǒng)的另外的說明性框圖。
[0016]圖3是描繪了采用由位于飛行時間傳感器的視線內的用戶執(zhí)行的身體移動來開動工業(yè)設備或工業(yè)機器上的任務的工業(yè)控制系統(tǒng)的其他說明性框圖。
[0017]圖4是圖示了用于采用由位于飛行時間傳感器的視線內的用戶執(zhí)行的身體移動來控制工業(yè)機器或者設備的處理的流程圖。
[0018]圖5是圖示了用于利用由用戶執(zhí)行的姿態(tài)或移動來開動或實現工業(yè)設備或機器上的動作的處理的流程圖。
[0019]圖6是采用由用戶執(zhí)行的身體移動來控制工業(yè)機器或設備的示例性系統(tǒng)。
[0020]圖7是利用由用戶執(zhí)行的姿態(tài)或移動來開動或實現工業(yè)設備或機器上的動作的另外的示例性系統(tǒng)。
[0021]圖8至10圖示了飛行時間傳感器構思的例子。
[0022]圖11是描繪了可操作以執(zhí)行所公開的系統(tǒng)的計算機的框圖。
[0023]圖12是用于對根據另一方面的所公開的構架進行處理的示意性計算環(huán)境的說明性框圖。
【具體實施方式】
[0024]在工業(yè)自動化環(huán)境中采用用戶的身體移動、姿勢或姿態(tài)來控制工業(yè)設備的系統(tǒng)。在一個實施例中，提供了一種方法，該方法采用飛行時間傳感器來檢測用戶的身體部位的移動，查明身體部位的移動是否符合身體部位的所辨別的移動，將身體部位的所辨別的移動解釋為可執(zhí)行動作，并且其后開動工業(yè)機器以執(zhí)行可執(zhí)行動作。在另外的實施例中，提供了一種在工業(yè)自動化環(huán)境中采用身體移動來控制工業(yè)機器的系統(tǒng)，其中:可以采用飛行時間傳感器來檢測位于飛行時間傳感器附近的用戶的身體部位的移動；可以使用工業(yè)控制器來確立身體部位的移動是否符合身體部位的所辨別的移動(或者移動的模式)；并且工業(yè)機器可以響應于從工業(yè)控制器接收的指令來執(zhí)行動作。
[0025]最初參照圖1，圖示了利用用戶的身體移動來控制工業(yè)設備或機器的工業(yè)控制系統(tǒng)100。系統(tǒng)100可以包括飛行時間傳感器102，飛行時間傳感器102持續(xù)不斷地監(jiān)控站在或者工作在時間傳感器102的視線(例如，如朝著用戶投射的虛線所描繪的)內的用戶的移動。在一個實施例中，飛行時間傳感器102通常監(jiān)控或檢測的身體移動是通常能夠向感知該身體移動的人類觀察者傳達含義的身體移動。例如，在大規(guī)模的工業(yè)自動化環(huán)境中或者在由于距離和/或壓倒性的環(huán)境噪音而導致聲音命令徒勞的情況下，采用身體移動(例如，手勢、手臂動作等)來指引控制工業(yè)設備執(zhí)行任務的人是不罕見的，諸如，指引叉車操作者將具有貨物的貨板裝載到存儲架上，或者通知架空龍門架操作者將超尺寸的或者重型的部件部分(例如，機翼翼梁或者引擎)提升或者放下、向前后左右移動以附接到航空器的機身。這些人的手、手臂、身體姿勢和/或手指姿態(tài)對于人類觀察者來說可以具有通用的含義，并且/或者如果它們沒有被立即理解，則它們通常是足夠直觀的使得它們可以在沒有大量訓練投入的情況下被容易地學會，并且此外，它們在大多數情況下可以被通用地和/或準確地大量重復。
[0026]以與人類觀察者可以理解用來傳送輔助含義的一貫地可重復的身體運動或移動的方式相同的方式，系統(tǒng)100也可以利用人類身體移動、身體姿勢和/或手指姿態(tài)來以命令的形式傳送有含義的信息，并且因此可以至少部分地基于所解釋的身體移動和潛在的命令來執(zhí)行隨后的動作。因而，如前所述，飛行時間傳感器102可以監(jiān)控位于其視線內的用戶的身體運動。飛行時間傳感器102可以監(jiān)控或檢測任何與人類身體相關聯(lián)的運動。按照一個實施例，飛行時間傳感器102可以監(jiān)控或檢測位于飛行時間傳感器102附近的用戶的軀干相關聯(lián)的運動。按照另一實施例，飛行時間傳感器102可以檢測或監(jiān)控與位于飛行時間傳感器102的視線內的用戶的手和/或手臂相關聯(lián)的運動。按照再另外的實施例，飛行時間傳感器102可以檢測或監(jiān)控與位于飛行時間傳感器102的工作界限內的用戶相關聯(lián)的眼睛移動。按照另一實施例，飛行時間傳感器102可以檢測或監(jiān)控與位于飛行時間傳感器102的最優(yōu)操作區(qū)附近的用戶的手和/或手指或腳趾(例如，手指)相關聯(lián)的移動。
[0027]此時，要注意，在沒有限制或者損失一般性的情況下，飛行時間傳感器102與其他部件(例如，控制器104和邏輯部件106)相結合或者相協(xié)作，可以感知至少三維的運動。因此，按照實施例，飛行時間傳感器102不僅可以感知發(fā)生在其視線內的側向身體移動(例如，在χ-y平面中的移動)，也可以察覺在z軸中的身體移動。
[0028]此外，在與另外的部件(諸如，控制器104和/或相關聯(lián)的邏輯部件106)的協(xié)作中，飛行時間傳感器102可以測定執(zhí)行身體移動、姿態(tài)或姿勢的速度。例如，在位于飛行時間傳感器102附近的用戶以大的力氣或速度來移動他們的手的情況下，飛行時間傳感器102與控制器1