本發(fā)明涉及呈手持操縱器具的形式的用于操縱工業(yè)機器人的裝置，包括

－圖像操作界面，其帶有由顯示器框架包圍的觸敏顯示器，例如觸摸顯示器或觸摸屏，以用于顯示至少一個虛擬操縱元件，其代表用于操縱工業(yè)機器人的功能并且可通過利用操作者的手指或者筆的接觸來操縱，

－控制單元，其用于控制圖像操作界面且用于與機器人控制部通訊，

－觸覺標記，其與至少一個虛擬操縱元件相關聯(lián)且構造為引導部，觸覺標記布置在至少部分地包圍觸敏顯示器的顯示器框架和/或顯示器框架的框架區(qū)段中，借助于觸覺標記可在朝至少一個操縱元件的方向上引導操作者的手指或筆。

此外，本發(fā)明涉及用于借助于手持器具通過在圖像操作界面的觸敏顯示器上接觸虛擬操縱元件來操縱工業(yè)機器人的方法，其中，在接觸虛擬操縱元件時觸發(fā)與操縱元件相關聯(lián)的功能，其中，在觸敏顯示器的表面上接觸虛擬操縱元件通過確定接觸點的第一坐標來探測。

背景技術：

在文獻de102010039540a1中說明了一種呈手持操縱器具的形式的用于控制工業(yè)機器人的裝置。該手持操縱器具可與機器人控制部相聯(lián)結，以便給工業(yè)機器人編程或控制工業(yè)機器人。

該手持操縱器具包括電子設備，該電子設備包括微處理器，以便可與機器人控制部通訊。此外，手持操縱器具包括構造成觸摸屏的顯示部、緊急切斷按鍵和構造為鎖止件的轉換器。為了手動地使例如機器人臂運動，手持操縱器具包括不同的可彼此獨立地手動操縱的輸入器件或移動器件(verfahrmittel)，其例如構造為6d鼠標或觸摸控制鍵(tipp-tasten)。借助于觸摸屏實現(xiàn)這樣的可能性，即，為操作器件中的每一個關聯(lián)有其自己的參考坐標系。

然而，在該已知的實施方式中，僅僅通過可手動操縱的輸入器件實現(xiàn)工業(yè)機器人的控制，從而手持操縱器具在其制造方面成本很高并且在運行中易受干擾。

在文獻de102010025781a1中說明了用于操縱工業(yè)機器人的另一裝置。呈移動電話的形式的手持器具具有觸摸屏，其一方面用作輸出器件以用于輸出機器人控制的信息，尤其用于示出操作表面，并且同時用作指令輸入器件以用于借助于按鍵輸入控制指令。

該手持器具借助于夾緊裝置(如其在例如將移動電話固定在機動車中的原理方面是已知的)可松開地固定在便攜式安全裝置處，并且通過usb接口與其相連接。安全輸入裝置具有緊急停止按鈕、賦能按鍵(zustimm-taster)以及運行模式選擇開關。在該實施方式中不利的是，為了可靠地操縱虛擬按鍵，始終強迫操作者看著觸摸屏，以避免錯誤輸入。這同樣適用于不利的環(huán)境條件(例如強光射入或者昏暗)，其使觸摸屏的操作變得困難。

由文獻us-a-2004/0090428可得悉一種帶有觸摸屏的監(jiān)視器，其框架具有觸覺標記，以便簡化手指在觸摸屏上的引導。不同于標準觸摸屏，該觸摸屏自身具有突起，其行使虛擬操縱元件的功能。

根據(jù)文獻us-a-2010/0127975的觸摸屏在顯示器上具有豎直和/或水平伸延的結構，以便簡化手指的引導。由文獻us-a-5937143可得悉一種用于操縱工業(yè)機器人的裝置，為此利用手持操縱器具，其具有帶有虛擬操縱元件的觸摸顯示器。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的尤其在于如此改進開頭提及的類型的方法和裝置，即，提高在操縱工業(yè)機器人時的安全性。此外，不應通過覆蓋影響觸敏顯示器的透明度。

該目的通過開頭提及的類型的裝置主要由此實現(xiàn)，即，沿著顯示器框架且鄰接于顯示器框架布置有多個虛擬操縱元件，并且為每個虛擬操縱元件在顯示器框架中或處關聯(lián)有觸覺標記，其中，觸覺標記構造為凹處且在朝觸摸顯示器的方向上如此敞開使得操作者的手指或者筆滑動到觸摸顯示器上，以用于觸發(fā)與凹處相關聯(lián)的虛擬操縱元件。

設置成，至少一個觸覺標記布置在至少局部地包圍觸敏顯示器的顯示器框架中，并且至少一個虛擬操縱元件鄰接到顯示器框架處放置在觸敏顯示器上?？蚣軈^(qū)段(例如內邊緣)同樣可用作觸覺標記。

基于根據(jù)本發(fā)明的教導，帶有觸覺標記的框架和觸敏顯示器形成功能單元，因為手指引導部和功能觸發(fā)部彼此過渡，而并未失去與框架和顯示器的手指接觸。操縱故障被最小化，因為位置的觸摸和虛擬操縱元件的觸發(fā)在沒有中斷的情況下彼此過渡。由此實現(xiàn)盲操作。同時，不需要對觸敏顯示器在其結構方面進行改變。相反，標準觸摸顯示器可用作觸敏顯示器，其中，尤其應使用電容式觸摸顯示器。然而，還應存在這樣的可能性，即，使用電阻式觸摸顯示器。以下使用概念觸摸顯示器。

在另一優(yōu)選的實施方式中，觸覺標記相對于觸摸顯示器的縱向軸線和/或橫向軸線對稱地布置在顯示器框架的相對而置的邊緣處。

根據(jù)本發(fā)明，最重要的虛擬操縱元件如此放置在觸摸顯示器上使得可對其進行盲操作。在此，凹進且有特別特征的顯示器框架用于在觸摸顯示器上的觸覺定向。

總地來說，優(yōu)選可劃分四個不同的觸覺標記類型，其優(yōu)選相應對稱地布置在左側的和/或右側的顯示器框架處。

顯示器框架的觸覺標記可構造為：凹處，例如手指槽；隆起部，例如伸出的節(jié)塊；和/或框架棱邊或框架角部。觸覺標記尤其如此成型，即，其可利用手指可靠地觸摸到。由此，一方面補償觸摸顯示器的原則上有缺陷的觸感，另一方面操作者可將視覺注意力轉向機器人和過程，而不必密切注意操縱器具，由此提高操縱安全性。

在觸覺標記實施為框架棱邊時，手指或筆可實施移動運動，通過該移動運動可調整放置在顯示器框架的邊緣處且構造為滑塊元件的虛擬操縱元件。

通過觸覺標記構造為凹處(例如手指槽)，可在顯示器框架上實現(xiàn)高分辨率的觸覺定向，例如以用于觸摸虛擬操縱元件的位置，當其直接布置在手指槽中的一個的旁邊時?？蔀槊總€凹處(例如手指槽)明確地關聯(lián)有虛擬操縱元件。

在觸覺標記作為顯示器框架的框架角部的實施方式中，可限定在觸摸顯示器上的精確位置。由此，顯示器框架的四個角部中的每一個可形成觸覺標記。重要的可盲操縱的虛擬操縱元件可放置到所選擇的位置上。

在觸覺標記作為從顯示器框架中伸出的節(jié)塊的實施方案中，其可用作在顯示器框架上的粗略定向部。該粗略定向部可放置在顯示器框架的上端和下端處并且由此標記出上顯示器限制部和下顯示器限制部。在上限制部和下限制部之間的中部中可放置有另一節(jié)塊，通過該節(jié)塊標記出觸摸顯示器的中部。由此，可觸摸到上部的和下部的顯示器半部。

根據(jù)一本身有創(chuàng)造性的實施方式，已證實的之前實施為手輪的超馳功能(override-funktion)通過虛擬滑塊元件實施在觸摸顯示器上。在此，虛擬滑塊元件沿著顯示器框架的邊緣區(qū)段放置在觸摸顯示器上。由此，可觸摸到其位置并且通過沿著邊緣區(qū)段移動手指或筆進行調整。盲調整可通過邊緣區(qū)段的觸覺標記來附加地輔助。在兩個觸覺標記之間移動時，可將超馳調整固定的量，例如20%。該功能還可用于在盲操作中設定其他相似的參數(shù)，例如過程參數(shù)。

通過圖像操作界面的一致的無按鍵的設計并且通過帶有相對于顯示器的縱向中軸線(即中線)對稱地布置的觸覺標記的殼體的對稱結構，操作者可通過簡單的設置功能將操作表面從右手操作切換到左手操作上。在此，對虛擬操縱元件的所有位置都在觸摸顯示器的縱向中軸線處鏡像。該變化性不可用于帶有機械構造的按鍵的傳統(tǒng)器具?？v向中軸線在矩形的顯示器中平行地且居中地在縱向框架側邊之間伸延。

裝置的另一本身有創(chuàng)造性的實施方式的特征在于，容納觸摸顯示器的殼體構造成對稱的。殼體在前側上在觸摸顯示器左側和右側具有帶有觸覺標記的顯示器框架，借助于觸覺標記的幫助觸摸到觸摸顯示器的所選擇的位置。由此實現(xiàn)觸摸顯示器的盲操作。

根據(jù)本發(fā)明的殼體的特征在于，在后側上構造有相對于縱向中軸線對稱地布置的兩個保持板條，可利用一只手或兩只手在保持板條處可靠地握住器具。在每個保持板條中相應集成有賦能開關，必須可選地操縱其中一個以用于工業(yè)機器人的運動解鎖。通過對稱的布置方案預防手疲勞，因為賦能開關可交替地利用左手或右手來操縱。在手疲勞時，相應另一手可承擔賦能，而不用由此中斷用于機器人運動的運動解鎖。保持板條優(yōu)選地鄰近每個縱向框架側邊的外邊緣伸延更確切地說過渡到其中，并且具有向外柱體截面狀的幾何結構。

此外，本發(fā)明涉及本身有創(chuàng)造性的用于利用手持器具操縱工業(yè)機器人的方法。在此設置成，觸摸功能的觸發(fā)需要操作者對觸摸顯示器的手動作用。為了防止由于無意的接觸而無意地觸發(fā)虛擬操縱元件，僅當在接觸觸摸顯示器之后實施了特定的“小手勢”，例如在限定的方向上移動手指時，才觸發(fā)功能。由此得到了“可靠的觸摸”。

可無級地設定所需要的手勢的強度：其從簡單的手指接觸(觸摸顯示器的一般通常的操作)到直至所限定的手勢。通過特定地成形在顯示器邊緣中的手指槽，手指可在手指槽的延續(xù)部中滑動到觸摸顯示器上，并且在此觸發(fā)功能。如果操作者意識到其已經引入不期望的功能觸發(fā)，其可通過將手指拉回到初始位置中抑制功能觸發(fā)。

相對于現(xiàn)有技術，根據(jù)本發(fā)明的裝置的特征尤其在于，硬件構件的數(shù)量已經減小到絕對的最低限度。所有的操作功能一致地以接觸軟件實現(xiàn)，除了與安全相關的開關之外，例如“緊急停止”和“賦能部”。不需要其他的電氣構件，例如薄膜按鍵、開關或信號燈。由此系統(tǒng)幾乎不需維護。使用商業(yè)通用的標準觸摸顯示器，其中，尤其使用電容式觸摸顯示器。

所實現(xiàn)的空間節(jié)省有利于大的舒適的觸摸顯示器。在觸摸顯示器上示出的虛擬操縱元件和顯示部設計成針對工業(yè)應用且以對比明顯和很大的方式示出，從而實現(xiàn)可靠的操作。

附圖說明

本發(fā)明的其他的細節(jié)、優(yōu)點和特征不僅從權利要求、由權利要求得悉的特征(單獨地和/或組合地)中得到，而且從可由附圖得悉的實施例的下面的說明中得到。其中：

圖1顯示了用于操縱工業(yè)機器人的編程手持器具，

圖2顯示了編程手持器具的鄰接到觸摸顯示器處的顯示器框架的區(qū)段，

圖3顯示了鄰接到觸摸顯示器處的顯示器框架的第二區(qū)段，

圖4顯示了鄰接到觸摸顯示器處的顯示器框架的第三區(qū)段，以及

圖5顯示了編程手持器具的后視圖。

具體實施方式

圖1顯示了用于操縱工業(yè)機器人12的呈編程手持器具的形式的裝置10。為此，手持器具10通過無線的或有線的通訊連接14與機器人控制部16相連接。手持器具10包括圖像操作界面18，其帶有觸敏顯示器20，在下面被稱成觸摸顯示器。在此，其尤其為商業(yè)通用的電容式的標準觸摸顯示器。然而，如果使用電阻式觸摸顯示器，同樣不離開本發(fā)明。通過使用標準觸摸顯示器利用平的(即平坦的)傳感器面。在傳感器面上不存在覆蓋部，以便例如形成某種結構，例如突起。

觸摸顯示器20用于顯示至少一個虛擬操縱元件22.1…22.n、24.1…24.n，其代表用于控制、編程或操縱工業(yè)機器人12的功能，其中，在利用操作者的手指或者筆接觸虛擬操縱元件22.1…22.n、24.1…24.n時觸發(fā)相關聯(lián)的功能。

此外，手持器具10包括控制單元30以用于控制圖像操作界面18并且用于與機器人控制部16通訊。

帶有觸摸顯示器20的圖像操作界面18與控制單元30一起布置在殼體32中。殼體32形成顯示器框架34，其在邊緣側包圍觸摸顯示器20。此外，在殼體32的上側上布置有與安全相關的“緊急停止”開關26。

虛擬操縱元件22.1…22.n以及24.1…24.n相應沿著顯示器框架的鄰接到觸摸顯示器20處的框架區(qū)段36、38來布置。為了實現(xiàn)虛擬操縱元件22.1…22.n或24.1…24.n的盲操作，根據(jù)第一獨立的發(fā)明思想，在框架區(qū)段36、38中相應布置有觸覺標記40.1…40.n和42.1…42.n?？蔀槊總€觸覺標記40.1…40.n、42.1…42.n相應關聯(lián)有虛擬操縱元件22.1…22.n、24.1…24.n。

在此，尤其虛擬操縱元件22.1…22.n、24.1…24.n直接鄰接到觸覺標記40.1…40.n和42.1…42.n處，從而實現(xiàn)從觸覺標記40.1…40.n和42.1…42.n到虛擬操縱元件22.1…22.n、24.1…24.n的直接過渡。因此，似乎以一次滑動將沿著觸覺標記40.1…40.n和42.1…42.n引導的手指引導至虛擬操縱元件22.1…22.n、24.1…24.n。由此來避免或最小化錯誤操作：首先借助于觸覺標記觸摸到虛擬操縱元件的位置，并且緊接著通過接觸虛擬操縱元件觸發(fā)功能。此外，不需要必須特別地設計觸摸顯示器20。尤其地且不同于現(xiàn)有技術，不需要將特別的覆蓋材料安裝到觸摸顯示器上，否則由此出現(xiàn)透明度損失。

觸覺標記40.1…40.n和42.1…42.n形成引導部，通過其將操作者的手指引導至相關聯(lián)的虛擬操縱元件22.1…22.n、24.1…24.n。

圖2顯示了操縱元件22.1…22.n的放大的圖示和與其相關聯(lián)的觸覺標記40.1…40.n。

通過虛擬操縱元件22.1…22.n和24.1…24.n沿著具有觸覺標記40.1…40.n、42.1…42.n的框架區(qū)段36、38的布置方案保證虛擬操縱元件的可靠的(即，準確的)操作。在此，凹進且有特別特征的框架區(qū)段36、38用于觸覺的定向。

在圖2中示出的實施例中，觸覺標記40.1…40.n、42.1…42.n構造為手指槽，其如此成型，即，其可利用手指可靠地觸摸到并且確保手指從框架區(qū)段36、38朝相關聯(lián)的虛擬操縱元件22.1…22.n和24.1…24.n的方向上的引導。

由此，一方面補償觸摸顯示器20的原則上有缺陷的觸感，并且另一方面操作者可將視覺的注意力轉向機器人和過程，而不必看著手持操縱器具10，由此總地提高操作安全性。實現(xiàn)了“盲操作”。

圖3顯示了觸覺標記44作為顯示器框架34的鄰接到觸摸顯示器20處的框架角部46的實施方式。通過顯示器框架34的框架角部46限定在觸摸顯示器20上的明確的精確的位置。在所選擇的位置，在觸摸顯示器20上設置有虛擬操縱元件48(例如虛擬滑塊元件)，其例如在線性方向上沿著框架角部44的顯示器側的一框架區(qū)段50或者另一框架區(qū)段52運動。虛擬滑塊元件48的圖示和功能根據(jù)所選擇的運動方向變化。

圖4顯示了觸覺標記54的另一實施方式，其構造為顯示器框架34的顯示器側的框架區(qū)段56。操作者的手指可沿著框架區(qū)段56實施移動運動，沿著框架區(qū)段56伸延的虛擬移動元件60可通過該移動運動來調整。

在圖1和2中示出的且構造為手指槽的觸覺標記40.1…40.n、42.1…42.n以很高的分辨率形成在顯示器邊緣上的觸覺定向部，例如用于感覺到虛擬操縱元件22.1…22.n、24.1…24.n的位置，因為它們直接布置在手指槽旁邊。可為每個手指槽明確地關聯(lián)有虛擬操縱元件。手指槽40.1…40.n、42.1…42.n實施成半敞開并且在朝觸摸顯示器20的方向上敞開，從而手指可如在導槽中引導的那樣滑動到觸摸顯示器20上，并且在此可觸發(fā)虛擬操縱元件22.1…22.n、24.1…24.n的功能。

根據(jù)獨立的發(fā)明思想設置成，與虛擬操縱元件22.1…22.n、24.1…24.n相關聯(lián)的功能的觸發(fā)需要操作者手動地作用到觸摸顯示器20上。為了防止由于無意地接觸而無意地觸發(fā)虛擬操縱元件22.1…22.n、24.1…24.n，僅當在觸摸顯示器20上接觸虛擬操縱元件之后實施預定的手勢(例如在限定的方向上移動手指)時，才觸發(fā)功能。對手指運動的反應的靈敏度可通過調節(jié)器無級地來調節(jié)。由此可無級地調節(jié)所需的手勢的強度，以便觸發(fā)功能。所需的手勢的強度可無級地來調節(jié)。其從簡單的手指接觸(觸摸顯示器20的一般通常的操作)直至特定的小手勢。通過在顯示器框架的框架區(qū)段36、38中特別地成形手指槽22.1…22.n、24.1…24.n，手指可在手指槽的延續(xù)部中滑動到觸摸顯示器上。手指碰到觸摸顯示器20上結合手指在觸摸顯示器上緊接著的短暫的繼續(xù)滑動被識別為線性手勢，這引起相應的虛擬操縱元件的功能觸發(fā)。通過該方法可可靠地操縱虛擬操縱元件。如果操作者注意到其已經引入不期望的功能觸發(fā)，操作者可通過將手指拉回到初始位置中來阻止功能觸發(fā)。

一旦操作者利用手指例如以手指槽40.n為出發(fā)點接觸虛擬操縱元件22.n，通過控制單元30探測接觸點在觸摸顯示器上的相應的坐標。相應于預先設定的手勢的定義，當操作者的手指離開或超過預定的坐標區(qū)域或者到達預定的坐標區(qū)域時，那時才觸發(fā)相關的功能。

根據(jù)本發(fā)明的另一本身有創(chuàng)造性的思想，使例如放置在顯示器框架34的框架角部46中的虛擬操縱元件48與特別的手勢控制相結合。例如可使虛擬操縱元件48沿著框架區(qū)段50、52在兩個方向62、64上移動，這如在圖3中示出的那樣。為每個運動方向62、64關聯(lián)有可選的功能。由此例如可實現(xiàn)，在沿著框架區(qū)段52運動時觸發(fā)功能“a”，而在沿著框架區(qū)段50運動時觸發(fā)功能“b”。在此評估偏移的程度，其中，設置兩種評估可能性。

根據(jù)第一評估可能性，將偏移的程度立即作為模擬參數(shù)(例如速度指示)交付到功能上。如果在偏移的位置中松開手指，則立即將模擬值設為零。如果將手指滑動地再次引導到初始位置(即，框架角部)中，參數(shù)相應于偏移再次復位為零?？墒褂迷摴δ?，以便例如在正的或負的方向上啟動運動程序并且在此使速度無級地變化。

根據(jù)第二評估可能性設置成，在超過可限定的閾值時觸發(fā)切換的功能。僅當在超過的閾值時手指在偏移的位置中離開觸摸顯示器20時，那時才觸發(fā)該功能。然而，如果手指在未在框架區(qū)段50、52上放開的情況下再次引回到零位中，則阻止功能觸發(fā)。

本發(fā)明的另一本身有創(chuàng)造性的思想涉及實現(xiàn)所謂的超馳功能(速度調節(jié))，其通過在圖4中示出的虛擬滑塊操縱元件60來實現(xiàn)。為此，滑塊操縱元件60沿著框架區(qū)段56且相對于觸覺標記43居中地定位。借助于觸覺標記43可觸摸到滑塊操縱元件60的位置并且通過手指沿著框架區(qū)段56的移動進行調整。通過框架區(qū)段38的觸覺標記42.1…42.n、43、54附加地輔助盲調整。在兩個觸覺標記42.1…42.n之間移動時，所謂的超馳可被調整限定的量，例如20%。借助于布置在邊緣側的滑塊操縱元件60還可在盲操作中設定其他類似的參數(shù)，例如過程參數(shù)。

另一本身有創(chuàng)造性的特征涉及觸覺標記40.1…40.n、42.1…42.n相對于觸摸顯示器20的縱向中軸線和/或橫向中軸線68的對稱的布置方案。在此，縱向中軸線68是直線，其居中地且平行于顯示器框架34的縱向框架側邊伸延。橫向中軸線與縱向中軸線垂直地伸延，即，居中地在顯示器框架34的更短的橫向側邊之間且平行于該橫向側邊伸延。由此保證，手持器具10不僅適合用于右手操作，而且適合用于左手操作。這尤其通過圖像操作界面的一致的無按鍵的設計并且通過觸覺標記的對稱的布置來實現(xiàn)。因此，圖像操作界面可通過簡單的設置功能從右手操作轉換到左手操作。在此，對虛擬操縱元件22.1…22.n、24.1…24.n的所有的位置在觸摸顯示器20的縱向中軸線68處鏡像。

圖5顯示了殼體32的后側66。在后側66上且相對于縱向中軸線68對稱地布置有保持板條70、72，可利用一只或兩只手在保持板條處可靠地握住手持器具10。保持板條70、72可具有相應于柱體區(qū)段的外部幾何結構，其中，保持板條70、72應以外邊緣(即顯示器框架34的縱向邊緣)為出發(fā)點。在每個保持板條70、72中相應集成有賦能開關74、76，必須可選地操縱其中一個以用于工業(yè)機器人的運動解鎖。

通過對稱的布置方案預防手疲勞，因為可交替地利用左手或右手操縱賦能開關74、76。在手疲勞的情況下，相應另一只手可承擔賦能，而由此未中斷用于機器人運動的運動解鎖。