本发明涉及根据专利权利要求1的前序部分所述的用于远程控制式工作机器的上下文敏感控制系统，该远程控制式工作机器由在该机器旁边行走的操作者借助于远程控制单元进行控制和控制。本发明还涉及根据专利权利要求16所述的远程控制式拆除机器人。本发明还涉及根据专利权利要求17所述的用于远程控制式工作机器的转向操纵和控制的方法以及根据专利权利要求20所述的远程控制单元的使用。
背景技术：
1、一种可在轨道或轮上驱动的远程控制式工作机器(例如，以配备有工具承载可移动臂系统的电驱动拆除机器人或类似的远程控制式机械手车辆的形式)由在该工作机器旁边行走的操作者借助于远程控制单元进行无线远程控制。通过操作者对远程控件上的用户界面的影响来控制并且用于控制工作机器的移动，该远程控件包括远程控制单元上的控制杆和控件，它们经由命令来控制工作机器的各种液压主动功能。基本上，如今操作者经由远程控件上的用户界面接收所有操作者支持信息。
2、当操作者引导和控制工作机器的工作时，操作者暴露于大量的信息、外部干扰和刺激。这种刺激的一部分与远程控制单元的操作者界面包含的并且当操作者必须控制和监测工作机器的移动时操作者必须保持关注的多个指示灯、仪表和类似指示器相关。通过操作者在操作者的监督下执行许多不同的任务——例如用手提钻进行爆破和拆除工作时，操作者在工作机器周围移动，操作者相对于工作机器的相对位置将发生变化。
3、因此，需要提供一种用于远程控制式工作机器的控制系统，该控制系统能够为在工作机器旁边行走的操作者提供改进的机会来专注于工作任务，使分心最小化，并且确保操作者在操作者界面中吸收和使用来自控制系统的呈现信息的能力。还需要将分心的操作者的注意力从非关键活动重新引导至维持工作机器的安全和有效操作所必需的这样的任务。还需要向操作者提供与工作机器的性能相关的反馈，并且提供能够帮助操作者改进其自身表现并且因此改进工作机器性能的附加反馈。
4、现代信息技术为我们提供了从作为工作机器的控制系统的一部分的电子控制单元和数据网络收集数据(诊断数据)(例如，当发生的诊断错误或在机器损坏的情况下以及关于工作机器如何运行和何时运行的数据)的机会。出于该目的，现代控制系统包括多个换能器、陀螺仪、角度换能器和传感器，利用它们可以感测工作机器的各种值和参数。在作为现代控制系统的一部分的基于计算机的控制单元中，取决于当前测量值并且被认为影响其操作性操作的累积变化可以存储在存储器中，并且在计算机处理之后在用户界面中呈现给操作者。累积效应是指当若干不同的效应彼此相互作用时发生的结果效应，并且例如其可以包括状态和控制数据两者。因此，信息技术可以用于通过经由人机界面(hmi)持续向操作者给出有关当前机器状态的反馈来支持操作者。由于收集计算机处理并且在监视器或类似的操作者界面上呈现工作机器处的操作者活动数据和操作工作机器操作数据的多种不同方式早已为人所知，因此将不再对其进行更详细的描述。
5、在loran(基于无线电的定位导航)、三角测量和其他类似定位系统的帮助下，现代移动无线电技术还使得在由自发的基于无线电的网络界定的虚拟空间中定位、定向和识别对象成为可能。取决于位于房间中的对象是否是被批准的对象，只要对象在房间中或者取决于对象在房间中的地理位置，对象就可以被给予对上下文信息的访问。为了获得批准，诸如操作者等的对象必须是可识别的，这意味着该对象必须与某种类型的基于无线电的位置传感器相关联。
6、与在短距离无线电频率下操作的位置传感器(例如，rfid标签或id应答器)相关联的对象形成了所谓的“节点”，可以在基于短距离无线电的系统中对其进行跟踪。已经适当部署的在短距离无线电频率上操作的发射器/接收器可以形成用于自发无线个人计算机网络的基站(bs)。在一个或更多个天线(即充当定位器的发射器/接收器)的帮助下，可以识别服务区域内网络中的位置传感器并对其进行地理定位。自发网络或自组织网络是指由彼此在范围内的节点组成的临时无线网络。术语“短距离无线电系统”将在下文中用于表示根据ieee 802.11或类似标准的所谓“无线个人局域网”(缩写为“wpan”)。术语“服务区域”用于表示其地区范围是预先确定的景观或区域，也就是说，在实践中，可以限制在若干协作的发射器/接收器之间并且具有在彼此之间转发(链接)无线电通信的能力的小区区域或限定的地理区域。为了实现与个人网络的外部通信，所谓的主机(基站)可以专用于作为系统部件的天线(发射器/接收器)之一中，以允许自发无线网络例如通过以太网连接至固定的网络。
7、为了估计位置传感器在自发网络中的地理位置，可以使用测量与对象相关联的位置传感器之间发生的时间差(td)的方法。其他变体可以使用多普勒效应来在自发网络中不存在相关联的位置传感器的情况下通过由于未知对象在网络内的移动而在网络中发生的频率和波长方面的干扰和差异来定位对象。
8、根据来自天线的请求，可以以高准确度确定位置传感器在限定的小区区域内的位置。位置传感器的位置估计和定位通常基于至少三个协作天线中的大多数天线之间的无线电条件，每个天线的确切地理位置是已知的。地理位置和方向可以通过测量到网络中对象的距离和角度来通过三角测量确定。在三边测量中，测量来自位置传感器的信号响应于请求而从位置传感器传播以最终到达每个发射器/接收器所花费的时间的相对或绝对差。三边测量优于三角测量的优点是不需要清晰的视线。“到达时间差”(缩写为“tdoa”)是根据信号在相关介质中的传播时间来计算的。无线电波通过无线介质以已知的速度传播。在三边测量期间，可以组合使用来自若干接入点的信号强度或时间信息以形成覆盖圈和共享点，由此可以计算与至少三个不同位置的距离。由于允许位置确定的移动蜂窝网络和类似电信系统早已为人所知，因此将不再对该技术进行更详细的描述。
9、此外，通过投影各种类型的操作者支持信息来提供各种信息支持人机界面早已为人所知。术语“投影(project)或投影(projecting)”是指通过透镜将照亮图像投影在投影表面或矩阵上来示出图像的放大。投影仪中隐含的术语“透镜”是指用于创建对象图像的光学透镜或透镜组件。术语“投影仪”是指用于通过透镜将照亮图像投影在投影表面、矩阵、电影屏幕等上来显示放大图像的设备。通常，以这种方式投影从数据库检索到的各种类型的支持字符信息、图像信息等。技术上常见的是dlp投影仪(数字光处理)或液晶投影仪。在该技术的帮助下，图像和类似信息可以投影在平面屏幕、弯曲表面以及各种对象的任意选择的投影表面上，也可以投影在双弯曲表面或类似的非平面表面上。将图像和/或文本形式的信息投影在各种类型的飞行器特别是飞机上并且另外布置中间反射器或镜以通过反射使信息显示在期望的位置中也是公知的。此处的主要优点是，仅当上下文认为有必要支持操作者时才能显示信息，可替选地，操作者可以手动例如操作者经由远程控制单元上的操作者界面调用信息。可以通过将信息与数据库中存储的参考数据进行比较来进行评估。
10、因此，需要为在工作机器旁边行走的操作者提供信息，该信息可以帮助操作者改进其与工作任务同步的表现。人机界面设计的总体目标是用户便利性，这意味着所呈现的操作者支持信息必须易于遵循，而操作者无需将其眼睛从工作机器上移开。换言之，期望操作者能够尽可能使用于机器监测的远程视觉与远程控制单元界面上的近距离视觉之间的切换最小化。换言之，期望具有用于操作者信息的显示系统，该显示系统允许被调谐到远距视觉的眼睛尽可能无需调节即可阅读。所呈现的信息还必须是上下文相关的，即表示操作者和/或工作机器当前所处的上下文、情况、状况或环境。在该上下文中的上下文不仅是指操作者(对象)的地理位置，而且是指操作者的偏好、操作者在各种状况和上下文中使用工作机器执行的活动和工作任务。信息必须适应操作者的当前上下文和周围环境。如果操作者/工作机器改变上下文，则服务必须适应并且适于新的状况。
技术实现思路
1、因此，本发明的第一目的是提供一种用于远程控制式工作机器的控制系统，该远程控制式工作机器由在该机器旁边行走的操作者借助于远程控制单元进行控制和控制，并且该远程控制式工作机器以反馈的方式使得能够呈现在操作者的视野内在工作机器的方向上可见的操作者支持的上下文相关信息，并且该信息能够有助于提高操作者的表现，并且因此也有助于提高工作机器的性能。
2、本发明的第二目的是通过操作者相对于工作机器的相对地理位置的引导，使信息在操作者的视野内甚至更大程度地视觉上可见。
3、本发明的第三目的是提供一种控制系统，通过该控制系统可以以简单的视觉和动态的方式为操作者示出操作者支持信息，而不会在使用工作机器工作时明显干扰操作者。
4、本发明的第四目的是提供一种远程控制式工作机器，特别是远程控制式拆除机器人形式的远程控制式工作机器，其提供在操作者的视野内在工作机器的方向上视觉上可见的操作者支持信息的上下文相关呈现。
5、本发明的第一目的通过一种表现出专利权利要求1中规定的特征和特性的用于远程控制式工作机器的上下文敏感控制系统来解决。本发明的第二目的通过一种工作机器特别是一种表现出权利要求16中规定的特征和特性的远程控制式电驱动拆除机器人来解决。本发明的第三目的和第四目的通过如权利要求17所阐述的控制并且用于控制远程控制式工作机器的方法来实现。本发明还涉及根据权利要求20所述的使用具有集成位置传感器的远程控制单元的方法。本发明的附加优点和特征根据从属权利要求显现。
6、作为本发明的基础的见解是，当远程控制式工作机器在操作者旁边行走时，可以通过向操作者可见地投影操作者支持的上下文敏感信息来获得专注于工作任务的改进的机会，该上下文敏感信息在操作者的视野内在工作机器和/或其工作区域的方向上视觉上可见。上下文相关的上下文可以包括与操作者相对于工作机器的位置相关联的参数，从而实现信息的更改进的视觉可见性。上下文信息包括与操作数据相关的参数，包括来自工作机器的换能器和传感器的信号数据。由于信息被投影在工作机器上或紧邻工作机器被投影的事实，因此实现了许多优点，特别是操作者可以专注于工作机器的操作工作，同时相关人员可以获得取决于当前上下文的信息。因此，在操作工作期间，操作者无需将其眼睛从工作机器上移开。在本发明的替选实施方式中，使用了差反馈功能，该差反馈功能被配置成基于从工作机器的换能器和传感器接收到的信号数据生成累积测量数据，该累积测量数据可以以操作者支持的方式与其他相关联的上下文敏感信息一起呈现给操作者。
7、操作者相对于工作机器的位置确定借助于允许相对定位的通常可用的技术(例如loran(基于无线电的定位导航)、三角测量和/或用于位置确定的其他类似系统)来进行，并且使用通常可用的技术来为操作者投影操作者支持信息，例如可以基于dlp技术(数字光处理)结合dmd技术(数字微镜设备)或类似技术来为操作者投影操作者支持信息。
8、根据本发明的一个实施方式，位置传感器集成在远程控制单元中，以与工作机器周围的电磁无线电场中的对象相关联。
1.一种上下文敏感控制系统，包括：能够远程控制式工作机器(1)；远程控制单元(3)，具有操作者界面(22)，其使在所述工作机器旁边行走的操作者(2)能够经由操作者命令控制所述工作机器；使得能够为所述操作者投影信息图像的投影装置(50)；通信器(130)，其被配置成响应于来自所述工作机器的换能器和传感器(s1至sn)的信号数据接收上下文敏感信息(150)，并且将所述信息传送至所述投影装置(50)，所述投影装置(50)被配置成将所述上下文敏感信息(150)以所述信息对所述操作者(2)变得视觉上可见的方式投影在投影表面(52)上。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述上下文敏感信息(150)的显示仅在上下文或主要上下文的所述通信器(130)判断需要所述信息来支持所述操作者(2)时进行。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的控制系统，其中，所述上下文敏感信息(150)在所述投影表面(52)上的显示能够由所述操作者(2)经由所述操作者界面(22)手动调用，例如经由作为所述远程控制单元(3)的一部分的能够受所述操作者影响的主体(23b)手动调用。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其中，所述投影装置(50)一体地安装在第一工作机器部分(1a)中，并且被布置成将所述上下文敏感信息(150)投影在以下投影表面(52)之一上：集成至第二工作机器部分(1b)中的投影表面(52)、由围绕所述工作机器(1)的地面(53)的一部分构成的投影表面(52)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的上下文敏感控制系统，其中，所述投影设备(50)被布置成经由中间反射器(54)或反射表面间接将所述上下文敏感信息(150)投影在权利要求4中规定类型的投影表面(52)上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制系统，其中，所述通信器(130)还被配置成接收与所述操作者(2)相关联的相对于所述工作机器(1)的位置参数(p，r)，并且所述位置参数被传送至所述投影装置(50)，所述投影装置(50)被配置成将所述上下文敏感信息(150)以所述信息关于所述操作者(2)的相关联的相对于所述工作机器(1)的位置参数(p，r)对所述操作者视觉上可见的方式投影在所述投影表面(52)上。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其中，所述位置参数(p，r)经由布置在所述远程控制单元(3)中的位置传感器(40)与所述操作者(2)相关联。
8.根据权利要求6至7中任一项所述的控制系统，其中，所述位置参数(p，r)从所述远程控制单元(3)传送至所述通信器(130)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的控制系统，其中，所述位置参数(p，r)包括相对于所述远程控制单元(3)的朝向所述工作机器(1)的取向的位置(p)和方向(r)两者。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的控制系统，其中，所述位置传感器(40)包括标识符，所述通信器(130)能够利用所述标识符确定所述远程控制单元(3)以及因此所述操作者(2)是否被授权并且因此被批准与所述控制系统进行通信。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的控制系统，其中，所述通信器(130)包括差反馈功能(170)，所述差反馈功能(170)被配置成生成从所述工作机器的换能器和传感器(s1至sn)接收的信号数据的累积测量数据(δx1至δxn)，并且基于该累积测量数据改变由所述投影装置(50)投影的所述上下文敏感信息(150)的性质，从而为所述操作者(2)创建主要上下文的信息性说明，所述信息性说明能够动态地反馈改进所述操作者(2)的表现。
12.根据权利要求11所述的控制系统，其中，所投影的上下文敏感信息(150)的性质基于所述累积测量数据(δx1至δxn)和所述工作机器的瞬时状态以对所述操作者可感知的以下方式中的至少一种改变；a)通过使用信令颜色例如绿色、黄色、红色来改变投影的颜色；向投影添加对所述操作者(2)具有某种明确含义或意义的各种信令符号；b)在所述累积测量数据(δx1至δxn)显现给所述操作者(2)的投影中利用各种图形表示的比较；c)所投影的脉动光的选择频率，其包括在所投影的信息中，指示各种状态；d)向投影添加正在移动或动态改变的图形信息。
13.根据权利要求11至12中任一项所述的控制系统，包括存储有参考数据(rd)的数据库，所述数据库用于基于来自所述工作机器的换能器和传感器(s1至sn)的信号数据生成累积测量数据(δx1至δxn)。
14.根据权利要求6至13中任一项所述的控制系统，包括一个或多个投影装置(50)，所述一个或多个投影装置(50)中的每一个一体地安装在第一工作机器部分中，并且被配置成使得关于所述操作者的相对于所述工作机器(1)的位置参数(p，r)以以下方式中的至少一种在视觉上显示所述上下文敏感信息：e)将所述上下文敏感信息(150)以图形方式投影到所述第二工作机器部分(1b)的一部分上；f)将所述上下文敏感信息(150)以图形方式投影到所述工作机器(1)周围的地面(53)的一部分上。
15.根据权利要求14所述的控制系统，其中，一个或多个所述投影装置(50)被分配有投影控制装置(51)，利用所述投影控制装置(51)能够可选地控制上下文敏感信息(150)的投影，以根据主要上下文在由所述通信器(130)选择的投影表面(52)上进行投影。
16.一种远程控制式拆除机器人，其特征在于，其包括根据权利要求1至15中任一项所述的控制系统。
17.一种用于控制、并且用于控制以下类型的远程控制式工作机器(1)的方法，在所述远程控制式工作机器(1)中，在所述工作机器旁边行走的操作者(2)通过远程控件上的操作者命令来引导和控制所述工作机器的移动，所述方法包括以下步骤：
18.根据权利要求17所述的方法，还包括以下步骤：
19.根据权利要求17或18中任一项所述的方法，还包括以下步骤：
20.一种具有集成位置传感器(40)的远程控制单元(3)在以下类型的远程控制式工作机器处的使用，在所述远程控制式工作机器中，在所述工作机器旁边行走的操作者(2)引导和控制所述工作机器，以将上下文敏感信息(150)以所述信息关于所述操作者相对于所述工作机器的几何位置(p，r)对所述操作者(2)变得可见的方式投影到投影表面(52)上。
