(57)【要約】  安全装置（１０）は、対象物を加工または移動する作動部（２０９）を有する機械の安全装置（１０）であって、作業者の下半身の少なくとも一部の姿勢を示す姿勢データを取得する姿勢取得部（２０１）と、姿勢データによって示される姿勢の変動が、作業者が両足の位置を動かさずに作動部（２０９）の作動領域から離れる向きに身体の重心を移動させていることを示す場合に、作業者の上半身の少なくとも一部を作動領域へ近づける危険動作に先行する予備動作が行われていると判定する予備動作判定部（２０３）とを備える。
2012098609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を加工または移動する作動部を有する機械の安全装置であって、
作業者の下半身の少なくとも一部の姿勢を示す姿勢データを取得する姿勢取得部と、
前記姿勢データによって示される姿勢の変動が、前記作業者が両足の位置を動かさずに前記作動部の作動領域から離れる向きに身体の重心を移動させていることを示す場合に、前記作業者の上半身の少なくとも一部を前記作動領域へ近づける危険動作に先行する予備動作が行われていると判定する予備動作判定部とを備える
安全装置。
【請求項２】
前記姿勢データは、前記作業者の足裏の圧力分布を含み、
前記予備動作判定部は、前記圧力分布により特定される位置が前記作動領域から離れる向きへ移動している場合に、前記予備動作が行われていると判定する
請求項１に記載の安全装置。
【請求項３】
前記圧力分布により特定される位置は、前記圧力分布の重心位置である
請求項２に記載の安全装置。
【請求項４】
前記予備動作判定部は、前記重心位置が前記作動領域から離れる向きへ移動している場合であって、かつ、前記作動領域から離れる向きへの前記重心位置の移動速度、移動時間または移動距離が第１閾値以上である場合に、前記予備動作が行われていると判定する
請求項３に記載の安全装置。
【請求項５】
前記予備動作判定部は、前記重心位置が前記作動領域から離れる向きへ移動している場合であって、かつ、前記作動領域から離れる向きへの前記重心位置の移動速度、移動時間または移動距離が前記第１閾値以上第２閾値未満である場合に、前記予備動作が行われていると判定する
請求項４に記載の安全装置。
【請求項６】
さらに、前記作動領域と前記作業者との距離を検出する距離検出部を備え、
前記予備動作判定部は、前記重心位置が前記作動領域から離れる向きへ移動している場合であって、かつ、前記距離が第３閾値未満である場合に、前記予備動作が行われていると判定する
請求項３に記載の安全装置。
【請求項７】
さらに、
前記作業者の身体の少なくとも一部の大きさを検出するサイズ検出部と、
前記作業者の身体の少なくとも一部の大きさが大きいほど短くなるように、検出された前記距離を補正する補正部とを備え、
前記予備動作判定部は、前記重心位置が前記作動領域から離れる向きへ移動している場合であって、かつ、補正された距離が第３閾値未満である場合に、前記予備動作が行われていると判定する
請求項６に記載の安全装置。
【請求項８】
さらに、前記作業者の身体の向きを検出する向き検出部を備え、
前記予備動作判定部は、前記重心位置が前記作動領域から離れる向きへ移動している場合であって、かつ、前記作業者の身体の向きと前記作業者からみた前記作動領域の向きとの成す角度が予め定められた範囲内である場合に、前記予備動作が行われていると判定する
請求項３に記載の安全装置。
【請求項９】
さらに、第１閾値を記憶している予備動作定義記憶部を備え、
前記予備動作判定部は、前記重心位置が前記作動領域から離れる向きへ移動している場合であって、かつ、前記作動領域から離れる向きへの前記重心位置の移動速度、移動時間または移動距離が、記憶されている前記第１閾値以上である場合に、前記予備動作が行われていると判定する
請求項３に記載の安全装置。
【請求項１０】
さらに、前記作動領域と前記作業者との距離を検出する距離検出部を備え、
前記予備動作定義記憶部は、前記作動領域と前記作業者との距離に対応付けて複数の第１閾値を記憶しており、
前記予備動作判定部は、
前記予備動作定義記憶部に記憶されている前記複数の第１閾値の中から、検出された前記距離に対応する第１閾値を特定し、
前記重心位置が前記作動領域から離れる向きへ移動している場合であって、かつ、前記作動領域から離れる向きへの前記重心位置の移動速度、移動時間または移動距離が、特定された前記第１閾値以上である場合に、前記予備動作が行われていると判定する
請求項９に記載の安全装置。
【請求項１１】
さらに、
前記圧力分布に基づいて、前記作業者の足裏の大きさを検出するサイズ検出部と、
前記作業者の足裏の大きさが大きいほど短くなるように、検出された前記距離を補正する補正部とを備え、
前記予備動作判定部は、前記複数の第１閾値の中から、補正された距離に対応する前記第１閾値を特定する
請求項１０に記載の安全装置。
【請求項１２】
前記姿勢取得部は、床面に設置された圧力センサから前記作業者の足裏の圧力分布を含む前記姿勢データを取得する
請求項２〜１１のいずれか１項に記載の安全装置。
【請求項１３】
さらに、前記予備動作が行われていると判定された場合に、前記作動部を停止または減速させる安全運転制御部を備える
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の安全装置。
【請求項１４】
対象物を加工または移動する作動部を有する機械によって作業者が負傷することを防止するための予備動作判定方法であって、
作業者の下半身の少なくとも一部の姿勢を示す姿勢データを取得する姿勢取得ステップと、
前記姿勢データによって示される姿勢の変動が、前記作業者が両足の位置を動かさずに前記作動部の作動領域から離れる向きに身体の重心を移動させていることを示す場合に、前記作業者の上半身の少なくとも一部を前記作動領域へ近づける危険動作に先行する予備動作が行われていると判定する予備動作判定ステップとを含む
予備動作判定方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の予備動作判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動部を有する機械の作動中に、作業者の身体が作動部に巻き込まれる等の事故を防止するための安全装置および予備動作判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工対象をプレスするプレス機を、安全に運転することが求められている。例えば、プレス機の作動部が作動する領域（危険領域）に、作業者の身体の一部が侵入したことを検知した場合に、プレス機を停止する技術が求められている。【０００３】
図１Ａおよび図１Ｂに、特許文献１の電動プレス機の作動部の一例を示す。図１Ａは電動プレス機の作動部の正面図である。また、図１Ｂは、電動プレス機の作動部の左側面図である。【０００４】
上スライド３に上金型７が取り付けられ、下スライド５に下金型９が取り付けられている。以下、上スライド３および下スライド５を、上下スライドまたは単にスライドという。上金型７と下金型９との間に加工対象Ｗが配置される。そして、上金型７と下金型９の距離を近づけていく。その結果、加工対象Ｗに圧力が加えられ、加工対象Ｗが加工される。これらの上スライド３、下スライド５、上金型７および下金型９は、加工対象Ｗを加工するために作動する部分であり、作動部に相当する。【０００５】
例えば、作業者は、加工対象の入れ換えや位置決めの作業のために、図１Ａの正面すなわち図１Ｂの右側から手を上下スライドの間に侵入させる。手が挟まれる可能性がある領域（危険領域）は、上金型７と下金型９の間に挟まる位置である。【０００６】
従来のプレス機では、作業者は、加工対象の入れ替えや位置決めの作業を行う際に、手動でプレス機の動力を切ることにより、手が挟まれることを防止する。または、特許文献２のプレス機は、作業者の身体の一部または全部が危険領域に侵入したことを侵入検知センサやエリアセンサ等により検知して自動的に動力を切ることにより、作業者の手が挟まれることを防止する。【０００７】
侵入検知センサとしては、例えば、赤外線等の光線式センサが用いられる。侵入検知センサは、危険領域（例えば図１のようなスライドの可動域等）の手前に設置される。プレス機は、作業者の身体が侵入検知センサの設置位置を通過したことを検知したときにスライドを停止させることで、身体が金型に挟まれることを防止する。【０００８】
危険領域の境界に侵入検知センサが設置された場合は、作業者の身体が侵入検知センサの設置位置を通過してから危険領域に到達するまでの時間が短く、スライドの停止が間に合わない場合がある。そこで、侵入検知センサは、危険領域から所定距離だけ離れた位置に設置される。具体的には、侵入検知センサは、侵入検知センサの設置位置を身体が通過したことを検知してから、プレス機のスライドが完全に停止するまでの間に身体が移動する距離より危険領域から離れた位置に設置される。これにより、作業者の動きが速い場合、あるいは作動部の停止に時間がかかる場合であっても、作業者の身体が作動部に挟まれることを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実公平６−９６９８号公報
【特許文献２】特開２００５−１２５３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の技術では、侵入検知センサは、危険領域から離れた位置に設置される必要がある。特に、作動中のスライドが完全に停止するために必要な時間が長い場合、または作業者の身体の動きが速い場合には、侵入検知センサは、危険領域から大きく離れた位置に設置される必要がある。【００１１】
このような場合、作業者の身体が侵入検知センサの位置を通過しても危険領域に侵入しない可能性が高くなる。つまり、誤ってスライドを停止させてしまう可能性が高くなり、作業効率を低下させるという課題があった。【００１２】
そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、作動部を有する機械の危険領域に身体を侵入させるなどの危険動作が行われる前に、危険動作が行われることを高精度に検知することができる安全装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る安全装置は、対象物を加工または移動する作動部を有する機械の安全装置であって、作業者の下半身の少なくとも一部の姿勢を示す姿勢データを取得する姿勢取得部と、前記姿勢データによって示される姿勢の変動が、前記作業者が両足の位置を動かさずに前記作動部の作動領域から離れる向きに身体の重心を移動させていることを示す場合に、前記作業者の上半身の少なくとも一部を前記作動領域へ近づける危険動作に先行する予備動作が行われていると判定する予備動作判定部とを備える。【００１４】
この構成によれば、作業者の下半身の姿勢の変動を利用して、作業者の上半身を作動部の作動領域へ近づける危険動作に先行する予備動作が行われていることを判定することができる。予備動作とは、人が意識的な動作を行う前に無意識に行われる動作である。つまり、作業者は、意識的な動作である危険動作の前に無意識で予備動作を行う。したがって、この予備動作が行われていることを判定することにより、危険動作が行われる前に危険動作が行われることを高精度に検知することが可能となる。【００１５】
また、前記姿勢データは、前記作業者の足裏の圧力分布を含み、前記予備動作判定部は、前記圧力分布により特定される位置が前記作動領域から離れる向きへ移動している場合に、前記予備動作が行われていると判定することが好ましい。【００１６】
この構成によれば、作業者の足裏の圧力分布により特定される位置を利用して、予備動作が行われているか否かを判定することができる。つまり、作業者が作動部の作動領域から離れる向きに身体の重心を移動させていることを、作業者の足裏の圧力分布により特定される位置の移動を利用して検出することが可能となる。したがって、比較的容易に、危険動作に先行する予備動作が行われていることを判定することが可能となる。【００１７】
また、前記圧力分布により特定される位置は、前記圧力分布の重心位置であることが好ましい。【００１８】
この構成によれば、作業者の足裏の圧力分布の重心位置を利用して、予備動作が行われているか否かを判定することができる。予備動作は、姿勢を制御するための動作であるので、身体の重心の移動を伴う。したがって、作業者の足裏の圧力分布の重心位置を利用することにより、危険動作に先行する予備動作が行われていることをより高精度に判定することが可能となる。【００１９】
また、前記予備動作判定部は、前記重心位置が前記作動領域から離れる向きへ移動している場合であって、かつ、前記作動領域から離れる向きへの前記重心位置の移動速度、移動時間または移動距離が第１閾値以上である場合に、前記予備動作が行われていると判定することが好ましい。【００２０】
この構成によれば、作動領域から離れる向きへの重心位置の移動速度、移動時間または移動距離が第１閾値以上である場合に、予備動作が行われていると判定することができる。すなわち、作動領域から離れる向きへの重心位置の移動が、予備動作によって生じる移動とは異なる小さな移動である場合に、誤って予備動作であると判定することを防止することができる。したがって、危険動作に先行する予備動作が行われていることをより高精度に判定することが可能となる。【００２１】
また、前記予備動作判定部は、前記重心位置が前記作動領域から離れる向きへ移動している場合であって、かつ、前記作動領域から離れる向きへの前記重心位置の移動速度、移動時間または移動距離が前記第１閾値以上第２閾値未満である場合に、前記予備動作が行われていると判定することが好ましい。【００２２】
この構成によれば、作動領域から離れる向きへの重心位置の移動速度、移動時間または移動距離が第２閾値未満である場合に、予備動作が行われていると判定することができる。すなわち、作動領域から離れる向きへの重心位置の移動が、予備動作によって生じる移動とは異なる大きな移動である場合に、誤って予備動作であると判定することを防止することができる。したがって、危険動作に先行する予備動作が行われていることをより高精度に判定することが可能となる。【００２３】
また、さらに、前記作動領域と前記作業者との距離を検出する距離検出部を備え、前記予備動作判定部は、前記重心位置が前記作動領域から離れる向きへ移動している場合であって、かつ、前記距離が第３閾値未満である場合に、前記予備動作が行われていると判定することが好ましい。【００２４】
この構成によれば、作動領域と作業者との距離が第３閾値未満である場合に、予備動作が行われていると判定することができる。すなわち、作業者が作動領域から離れた位置にいる場合には、作業者の身体が作動領域に侵入する可能性が低いので、危険動作に先行する予備動作が行われていないと判定することができる。つまり、作業者が負傷する可能性が低い場合に、作動部を停止または減速させることを抑制することができ、作業性を向上させることができる。【００２５】
また、さらに、前記作業者の身体の少なくとも一部の大きさを検出するサイズ検出部と、前記作業者の身体の少なくとも一部の大きさが大きいほど短くなるように、検出された前記距離を補正する補正部とを備え、前記予備動作判定部は、前記重心位置が前記作動領域から離れる向きへ移動している場合であって、かつ、補正された距離が第３閾値未満である場合に、前記予備動作が行われていると判定することが好ましい。【００２６】
この構成によれば、作業者の身体の少なくとも一部の大きさが大きいほど短くなるように、作動領域と作業者との距離を補正することができる。作業者の身体の大きさが大きいほど、作動領域から離れた位置であっても身体が作動領域に侵入する可能性が高い。したがって、作業者の身体の大きさに応じて補正された距離を用いて、危険動作に先行する予備動作が行われているか否かを判定することにより、危険動作に先行する予備動作が行われていることをより高精度に判定することが可能となる。【００２７】
また、さらに、前記作業者の身体の向きを検出する向き検出部を備え、前記予備動作判定部は、前記重心位置が前記作動領域から離れる向きへ移動している場合であって、かつ、前記作業者の身体の向きと前記作業者からみた前記作動領域の向きとの成す角度が予め定められた範囲内である場合に、前記予備動作が行われていると判定することが好ましい。【００２８】
この構成によれば、作業者の身体の向きを利用して、予備動作が行われているか否かを判定することができる。作業者の向きが機械の正面に向いているほど、身体が作動領域に侵入する可能性が高い。したがって、危険動作に先行する予備動作が行われていることをより高精度に判定することが可能となる。【００２９】
また、さらに、第１閾値を記憶している予備動作定義記憶部を備え、前記予備動作判定部は、前記重心位置が前記作動領域から離れる向きへ移動している場合であって、かつ、前記作動領域から離れる向きへの前記重心位置の移動速度、移動時間または移動距離が、記憶されている前記第１閾値以上である場合に、前記予備動作が行われていると判定してもよい。【００３０】
また、さらに、前記作動領域と前記作業者との距離を検出する距離検出部を備え、前記予備動作定義記憶部は、前記作動領域と前記作業者との距離に対応付けて複数の第１閾値を記憶しており、前記予備動作判定部は、前記予備動作定義記憶部に記憶されている前記複数の第１閾値の中から、検出された前記距離に対応する第１閾値を特定し、前記重心位置が前記作動領域から離れる向きへ移動している場合であって、かつ、前記作動領域から離れる向きへの前記重心位置の移動速度、移動時間または移動距離が、特定された前記第１閾値以上である場合に、前記予備動作が行われていると判定することが好ましい。【００３１】
この構成によれば、検出された距離に対応する第１閾値を用いて、予備動作が行われているか否かを判定することができる。予備動作によって生じる、作動領域から離れる向きへの重心位置の移動は、作動領域と作業者との距離に依存して変化する。例えば、作動領域と作業者との距離が長いほど危険動作は大きな動作となるので、重心位置の移動距離は長くなる。したがって、検出された距離に対応する第１閾値を用いて、予備動作が行われているか否かを判定することにより、危険動作に先行する予備動作が行われていることをより高精度に判定することが可能となる。【００３２】
また、さらに、前記圧力分布に基づいて、前記作業者の足裏の大きさを検出するサイズ検出部と、前記作業者の足裏の大きさが大きいほど短くなるように、検出された前記距離を補正する補正部とを備え、前記予備動作判定部は、前記複数の第１閾値の中から、補正された距離に対応する前記第１閾値を特定することが好ましい。【００３３】
この構成によれば、作業者の身体の少なくとも一部の大きさが大きいほど短くなるように、作動領域と作業者との距離を補正することができる。作業者の身体の大きさが大きいほど、作動領域から離れた位置であっても身体が作動領域に侵入する可能性が高い。したがって、作業者の身体の大きさに応じて補正された距離を用いて、危険動作に先行する予備動作が行われているか否かを判定することにより、危険動作に先行する予備動作が行われていることをより高精度に判定することが可能となる。【００３４】
また、前記姿勢取得部は、床面に設置された圧力センサから前記作業者の足裏の圧力分布を含む前記姿勢データを取得することが好ましい。【００３５】
この構成によれば、床面に設置された圧力センサを用いて、作業者の足裏の圧力分布を計測することができる。【００３６】
また、さらに、前記予備動作が行われていると判定された場合に、前記作動部を停止または減速させる安全運転制御部を備えることが好ましい。【００３７】
この構成によれば、予備動作が行われていると判定された場合に、作動部を停止または減速させることができる。したがって、作業者が負傷することを、より確実に防止することが可能となる。【００３８】
なお、本発明は、このような安全装置として実現することができるだけでなく、このような安全装置が備える特徴的な構成部の動作をステップとする予備動作判定方法として実現することもできる。さらに、本発明は、そのような予備動作判定方法に含まれる各ステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現することもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の非一時的な記録媒体、またはインターネット等の伝送媒体を介して配信することができるのは言うまでもない。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、危険動作に先行する予備動作が行われていることを判定することができる。したがって、機械の危険領域に身体を侵入させるなどの危険動作が行われる前に、危険動作が行われることを高精度に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】図１Ａは、従来のプレス機の作動部の正面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、従来のプレス機の作動部の左側面図である。
【図２】図２は、身体部分を示す用語を説明するための図である。
【図３】図３は、予備動作を説明するための図である。
【図４】図４は、実施の形態１における安全装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、作業者がプレス位置に加工対象を設置しているシーンを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、プレス機が加工対象を加工しているシーンを示す図である。
【図６】図６は、危険動作に先行する予備動作を説明するための図である。
【図７】図７は、実施の形態１における圧力センサシートの一例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態１における圧力センサシートによって計測された圧力値の一例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１における予備動作定義テーブルの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１における重心位置の移動の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１における安全装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、作業者がプレス位置に加工対象を設置しているシーンを示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態２における安全装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、実施の形態２における圧力センサシートの一例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態２における圧力センサシートの他の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態２における予備動作定義テーブルの一例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態２における安全装置の動作を示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、作業者がロボットと協調搬送を行っているシーンを示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の一態様に係る安全装置の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示す。つまり、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、本発明の一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、請求の範囲の記載に基づいて特定される。したがって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素は、本発明の課題を達成するために必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成する構成要素として説明される。
【００４２】
まず、図２を用いて、身体部分を示す用語について説明する。
【００４３】
図２は、人体を背面からみた図である。図２に示すように、人体は、上半身と下半身とに分かれる。上半身は、頭部と頸部と背部と腰部と左右上肢とを含む。
【００４４】
頭部は、頭蓋骨と下顎骨とに支えられる部分であり、頭と顔とを含む。また、頭部は、目、耳、鼻、口等の顔の部分をすべて含む部分である。頸部は、首の部分である。頸部は、第１から第７までの頚椎とその周辺部を含み、肩から頭部までの間の部分である。背部は、背中であり、胴体の背面上部を占める部分であり、肋骨によって支えられている部分である。腰部は、胴体の背面下部のうち背部の下に位置し、肋骨から骨盤までの間の部分である。左右上肢は、左右の腕および手を含む。
【００４５】
下半身は、腰部より下の部分であり、左右の脚部を含む。
【００４６】
左右の脚部は、股関節から下の部分である。左右の脚部の各々は、大腿部と足部とを含む。大腿部は、太ももである。つまり、大腿部は、脚部のうちの膝から上の部分である。足部は、足首より下の部分である。
【００４７】
次に、図３を用いて、予備動作に関する説明を行う。
【００４８】
予備動作とは、予測的姿勢制御（Ａｎｔｉｃｉｐａｔｏｒｙ  ｐｏｓｔｕｒａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ）を指す。具体的には、予備動作とは、人が何らかの動作を行う場合に、その動作に先立って姿勢を制御するための身体の動きを指す。
【００４９】
例えば、人は、両足で立っている状態から右足を上げる際には、右足を上げる動作に先立って、右足を上げても転倒しないように重心を左足に移動する。このような動作を行った際に身体のバランスを維持することができるように、動作に先立って予測的に行われる姿勢制御を予備動作と呼んでいる。
【００５０】
このような予備動作は、無意識に行われるものである。予備動作は、動作する身体部位あるいは動作の大きさ等によるが、動作より数１００ミリ秒程度先に行われる（例えば、参考文献１（１９８７、藤田厚“運動支配の生理心理：運動反応のメカニズム”、「新版運動心理学入門」松田岩男  杉原隆  編  大修館書店  東京都、第２章  ｐ１５−ｐ２２）参照）。
【００５１】
図３は、予備動作を説明するための図である。具体的には、図３は、参考文献１に記載の図面（図２−８）に説明を付け加えた図である。
【００５２】
参考文献１において、図３は、「右又は左にランダムに呈示される上向き又は下向きの矢印の光刺激に対して、全身的な高い跳躍（ｈｉｇｈ  ｊｕｍｐ）又は低い跳躍（ｌｏｗ  ｊｕｍｐ）を行うという、選択的反応場面を設定して、被験者の反応によって生ずる跳躍板のゆがみの変化を反応曲線（ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｃｕｒｖｅ）、眼球運動による網角膜電位を眼球電位図（ｅｌｅｃｔｒｏｏｃｕｌｏｇｒａｍ；Ｅ．Ｏ．Ｇ．）、前脛骨筋と腓腹筋の緊張変化を筋電図（ｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａｍ；Ｅ．Ｍ．Ｇ．）として、それをオシログラフに同時に記録して、それに基づいて、反応時間を、Ｉ：眼球運動の潜時（ｌａｔｅｎｃｙ  ｏｆ  ｅｙｅ  ｍｏｖｅｍｅｎｔ）、ＩＩ：眼球運動時間（ｅｙｅ  ｍｏｖｅｍｅｎｔ  ｔｉｍｅ）、ＩＩＩ：決断時間（ｄｅｃｉｓｉｏｎ  ｔｉｍｅ）、ＩＶ：筋収縮時間（ｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ  ｔｉｍｅ）、Ｖ：反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｔｉｍｅ）、ＶＩ：脚部屈曲の潜時（ｌａｔｅｎｃｙ  ｏｆ  ｌｅｇ  ｆｌｅｘｉｏｎ）、ＶＩＩ：滞空時間（ｊｕｍｐｉｎｇ  ｔｉｍｅ）に分類して」示した図であると説明されている。
【００５３】
図３の筋電図（前脛骨筋および腓腹筋）に示すように、跳躍動作をするためのふくらはぎの筋である腓腹筋の動きに先立って、脛の筋肉である前脛骨筋が動いている。つまり、人が意識的に行う動作である跳躍動作を行う部分である腓腹筋の動作に先立って、跳躍動作を行う部分とは異なる前脛骨筋が動作する。このように前脛骨筋が収縮することにより、重心はやや前方に移動する。つまり、腓腹筋の収縮によって起こる後方への重心移動に対してバランスを維持するために、前方への重心移動が予備動作として行われる。
【００５４】
したがって、このような予備動作を利用すれば、作業者が危険な動作を行う前に、その動作を予測することが可能となる。そこで、以下の実施の形態において、安全装置は、作業者が身体を危険領域へ侵入させる危険動作に先行する予備動作が行われているか否かを判定する。
【００５５】
次に、機械の一例である工作機械について説明する。工作機械は、金属、石材、木材等の対象物（以下、「加工対象」という）を加工する作動部を有する機械である。作動部（ａｃｔｉｏｎ  ｐａｒｔ）とは、加工対象を加工するために作動する部分である。具体的には、作動部は、加工対象と接触する部分、およびその接触する部分とともに可動する部分である。
【００５６】
例えば、工作機械は、型によるプレス成形加工、ローラーによる圧延加工、またはドリル、刃もしくはやすりによる切削加工等を行うことにより加工対象を変形する。
【００５７】
このような工作機械が加工対象を加工する場合、作業者は、工作機械が加工対象を加工可能な位置へ手で加工対象を設置する、または、作業者は、自動で設置された加工対象の位置を手で修正する。その際、作業者の上半身の一部（手等）は、工作機械の作動部が作動する領域（以下、「作動領域」または「危険領域」という）に位置する。
【００５８】
このとき、工作機械の作動部が作動すれば、作業者は上半身の一部を負傷する危険がある。例えば、工作機械がプレス機である場合、作業者の上半身の一部は、プレス用の型に挟まれる危険がある。また例えば、工作機械が圧延機である場合、作業者の上半身の一部は、圧延ローラーに巻き込まれる危険がある。また例えば、工作機械が切削機である場合、作業者の上半身の一部は、ドリル、刃またはやすりによって切られたり、削られたりする危険がある。
【００５９】
以下に、このような工作機械などの機械の作動部によって作業者が負傷することを防止するための安全装置について説明する。
【００６０】
（実施の形態１）
実施の形態１における安全装置１０は、作業者が上半身の一部を危険領域へ侵入させる危険動作に先行する予備動作が行われていることを判定する。なお、本実施の形態では、作動部を有する機械が工作機械（プレス機）である場合を例として説明する。
【００６１】
図４は、実施の形態１における安全装置１０のブロック図である。図４に示すように、安全装置１０は、姿勢取得部２０１と、予備動作定義記憶部２０２と、予備動作判定部２０３と、赤外線センサ２０４と、侵入検出部２０６と、安全運転制御部２０８とを備える。図４には、さらに工作機械の作動部２０９も示す。
【００６２】
姿勢取得部２０１は、作業者の下半身の少なくとも一部の姿勢を示す姿勢データを取得する。本実施の形態では、姿勢データは、作業者の足裏の圧力分布を含む。より具体的には、姿勢取得部２０１は、床面に設置された複数の圧力センサから作業者の足裏の圧力分布を姿勢データとして取得する。
【００６３】
予備動作定義記憶部２０２は、記憶領域を有する不揮発性メモリ、ハードディスク等の記憶装置である。予備動作定義記憶部２０２は、予備動作が行われているか否かを判定する際に用いられる第１閾値と第２閾値とを記憶している。
【００６４】
予備動作判定部２０３は、姿勢データが示す姿勢の変動に基づいて、危険動作に先行する予備動作が行われているか否かを判定する。具体的には、予備動作判定部２０３は、姿勢データによって示される姿勢の変動が、作業者が作動部２０９の作動領域から離れる向きに身体の重心を移動させていることを示す場合に、危険動作に先行する予備動作が行われていると判定する。そして、予備動作判定部２０３は、判定結果を安全運転制御部２０８に送信する。
【００６５】
ここで、危険動作とは、上半身の少なくとも一部を作動部２０９の作動領域へ近づける動作である。また、危険動作に先行する予備動作とは、危険動作の前に作業者によって行われる動作である。つまり、危険動作に先行する予備動作とは、作業者が意識的に危険動作を行う前に無意識に行う姿勢制御のための動作である。そして本実施の形態では、予備動作とは、作業者が両足の位置を動かさずに作動部２０９の作動領域から離れる向きに身体の重心を移動させる動作である。
【００６６】
また、作動領域とは、作動部２０９が作動する領域であり、作業者が負傷する可能性が高い危険領域である。
【００６７】
なお、本実施の形態では、作業者が両足の位置を動かさずに作動部２０９の作動領域から離れる向きに移動させていることは、作業者の足裏の圧力分布により特定される位置が作動領域から離れる向きへ移動していることに相当する。つまり、予備動作判定部２０３は、圧力分布により特定される位置が作動領域から離れる向きへ移動している場合に、予備動作が行われていると判定する。
【００６８】
なお、圧力分布により特定される位置は、足裏の圧力分布の重心位置であることが好ましい。ただし、圧力分布により特定される位置は、必ずしも圧力分布の重心位置である必要はない。例えば、圧力分布により特定される位置は、最も高い圧力値が測定された位置であってもよい。
【００６９】
さらに、本実施の形態では、予備動作判定部２０３は、作動領域から離れる向きへの重心位置の移動速度、移動時間または移動距離を用いて、危険動作に先行する予備動作が行われているか否かを判定する。つまり、予備動作判定部２０３は、圧力分布の重心位置が作動領域から離れる向きへ移動している場合であって、かつ、作動領域から離れる向きへの重心位置の移動速度、移動時間または移動距離が第１閾値以上第２閾値未満である場合に、予備動作が行われていると判定する。これらの第１閾値および第２閾値は、予備動作定義記憶部２０２に記憶されている。
【００７０】
赤外線センサ２０４は、危険領域を含む領域であって危険領域より大きな領域である検知領域に作業者の身体が侵入したことを検知する。具体的には、赤外線センサ２０４は、作業者の身体によって赤外線が遮られたことを検知することにより、検知領域に作業者の身体が侵入したことを検知する。そして、赤外線センサ２０４は、作業者１００の身体を検知したことを示す検知信号を侵入検出部２０６に送信する。
【００７１】
なお、本実施の形態では、安全装置１０は、赤外線センサ２０４を備えているが、必ずしも赤外線センサ２０４を備える必要はない。つまり、安全装置１０は、必ずしも赤外線を利用して、作業者の身体が検知領域に侵入したことを検知するする必要はない。例えば、安全装置１０は、検知領域の画像を撮影し、その画像内に作業者の身体が写っているか否かを判定することにより、作業者１００の身体が検知領域に侵入したことを検知する侵入検知センサを備えてもよい。
【００７２】
侵入検出部２０６は、赤外線センサ２０４から検知信号を受信した場合に、作業者の身体が検知領域に侵入していると判定する。そして、侵入検出部２０６は、判定結果を安全運転制御部２０８に送信する。
【００７３】
安全運転制御部２０８は、作動部２０９を制御する。具体的には、安全運転制御部２０８は、侵入検出部２０６によって作業者１００の身体が検知領域１３０に侵入していると判定された場合に、作動部２０９を停止させる。
【００７４】
また、安全運転制御部２０８は、予備動作判定部２０３によって危険動作に先行する予備動作が行われていると判定された場合に、作動部２０９を減速させる。つまり、安全運転制御部２０８は、予備動作判定部２０３によって予備動作が行われていると判定された場合に、作動部２０９が一定の速度を超えないように制御する。
【００７５】
なお、安全運転制御部２０８は、予備動作判定部２０３によって危険動作に先行する予備動作が行われていると判定された場合に、作動部２０９を停止させてもよい。
【００７６】
次に、以上のような安全装置１０が利用されるシーンについて説明する。まず、プレス機においてプレス加工が行われているシーンについて、図５Ａおよび図５Ｂを用いて説明する。
【００７７】
図５Ａに、作業者１００がプレス位置に加工対象Ｗを設置しているシーンを示す。また、図５Ｂに、プレス機が加工対象を加工しているシーンを示す。
【００７８】
図５Ａにおいて、作業者１００は、加工対象Ｗをプレス位置に設置している。このような場合、作業者１００の手および腕の一部が危険領域１２０に到達している。しかしながら、作動部２０９は停止しているので、作業者１００が作動部２０９に挟まれることはない。
【００７９】
一方、図５Ｂにおいては、プレス機の作動部２０９は作動中である。つまり、プレス機は、加工対象Ｗをプレス加工している状態である。しかし、作業者１００の身体は、危険領域１２０内に存在しないので、作業者１００の身体が作動部２０９に挟まれることはない。一般的には、作業者１００が危険領域１２０から所定距離だけ離れた時点で、プレス機は、加工対象Ｗのプレス加工等を開始する。
【００８０】
しかしながら、作業者１００は、プレス機の作動部２０９が作動中に、加工対象Ｗの状態を確認するために上半身を危険領域１２０内へ乗り出すことがある。つまり、プレス加工中に、作業者１００は、図５Ａのように、身体の一部を危険領域１２０に近づける場合がある。
【００８１】
このような場合、危険領域１２０の周囲に設置された赤外線センサ２０４は、危険領域１２０よりも大きい検知領域１３０内に作業者１００の身体の一部が侵入したことを検知する。そして、赤外線センサ２０４は、作業者１００の身体を検知したことを示す検知信号を侵入検出部２０６に送信する。
【００８２】
侵入検出部２０６は、赤外線センサ２０４から検知信号を受信した場合に、作業者１００の身体が検知領域１３０に侵入していると判定する。安全運転制御部２０８は、作業者１００の身体が検知領域１３０に侵入していると判定されたときに、停止制御信号を作動部２０９に送信する。その結果、作動部２０９は停止する。
【００８３】
このように、検知領域１３０内に、作業者１００の身体の一部が侵入した場合には、プレス機は、作業者１００が負傷することを防止するために加工作業を中断する。しかしながら、作業者１００の身体が、予め想定されていた速度より速い速度で危険領域１２０へ近づいてきた場合には、作動部２０９の停止が間に合わない場合がある。
【００８４】
そこで、作動部２０９の停止が間に合わないことを避けるために、検知領域１３０を十分に広くすることが考えられる。しかし、検知領域１３０を広くした場合、作業者１００が少しでもプレス機に近づくと、作動部２０９が停止してしまう。つまり、安全装置１０は、作業者１００の身体が危険領域１２０に侵入しないようなときにも、作動部２０９を停止させてしまう。したがって、工作機械の作業効率が低下してしまう。
【００８５】
そこで、本実施の形態では、危険動作に先行する予備動作が行われていることを判定することで、検知領域の範囲を広げることなく、作業者１００の安全を確保する。
【００８６】
以下に、作業者１００の危険動作に先行する予備動作について説明する。
【００８７】
作業者１００が身体の一部を危険領域１２０へ近づける動作（危険動作）は、作業者１００が意識的に行う動作である。危険動作の典型的な例としては、少なくとも一方の上肢を用いて、加工対象Ｗを入れ換える動作、あるいは加工対象Ｗの位置を変更する動作である。さらに、危険動作としては、少なくとも一方の上肢を用いて、プレス機上の加工対象Ｗを取り除く動作、プレス機上に加工対象Ｗを載せる動作、またはプレス機上の加工対象Ｗの位置を移動もしくは回転させる動作もある。また、危険動作には、作業者１００がプレス機の点検等のために下スライドまたは下スライド周辺に右手あるいは左手をつく動作、および、下スライドまたは下スライド周辺に腰部または臀部でもたれかかる動作も含まれる。
【００８８】
実際に作業者１００が身体の一部を危険領域１２０に近づける動作は、いくつかの段階を経て行われる。例えば、プレス機正面の危険領域近くに立ち、プレス機に身体を向けている作業者によって「加工対象Ｗの位置を修正する」という意思決定が行われたとする。
【００８９】
このような場合、加工対象Ｗの位置の修正を実現するために、両腕と上半身との運動が決定される。両腕と上半身との運動が決定された後、両腕と上半身とが運動することによる身体の重量バランスの変化に耐えるように姿勢を調節するため、腰の重心を動かす背筋群と腹筋群、および腰と脚との角度を調節する骨盤周辺の筋群の運動が決定される。その結果、ひざ角度が大きくなり、臀部が背側へ移動する。
【００９０】
ここで、身体の重量バランスの変化について説明する。作業者が直立し、両腕を下げている状態から動作を始める場合を例として説明する。まず、図６の（ａ）のように直立して両腕を下げている状態で、身体は自然にバランスが取れている。このように身体のバランスが取られた状態のまま、図６の（ｃ）のように作業者が両腕を前方へ出せば、両腕の重量分だけ身体の重心は前方へ移動する。その結果、身体のバランスが崩れて前方へ傾くので、作業者は直立していられない。
【００９１】
そこで、作業者は、図６の（ｂ）のように、この両腕の重量分の重心移動を補う方向（すなわち作業者の後ろへの向きであり、手を伸ばそうとしている作業領域とは反対側への向き）へ先に重心を移動させて、その後に両腕が上がることでおこる重量バランスの変化にそなえる。
【００９２】
作業者は、安全に重心を後ろ向きに移動させるために、両足の接地位置を動かさずに腰を後ろへ引く。腰を後ろに引いて身体の重心を後ろへ移すことで、作業者は、手を前方へ伸ばす際の手の支点を後ろへずらすことなく重心を後ろへずらすことができるので、当初手を伸ばして行おうとしていた作業位置をずらすこともない。
【００９３】
腰を引くための動作は、図６の（ｂ）のように、ひざの屈曲の角度を大きくし、臀部を背側へずらす動作となる。この動作により、重心は作業者の背側すなわち、手を伸ばそうとしている作業領域とは、反対側へ移動することになる。この動作に引き続き、作業者は、腕を前方の作業領域へと伸ばす。その結果、図６の（ｃ）に示すように、身体の重心は直立時と同様かさらに前方の位置へと移動する。
【００９４】
このような、ひざ角度を大きくし、臀部を背側へ移動する動作が危険動作に先行する予備動作に相当する。この予備動作は無意識に行われる。予備動作が行われた後に、両腕と腰部との運動により「加工対象Ｗの位置を修正する」という作業者１００の意識的な動作が行われる。
【００９５】
上記のように、人間が意識して動作を行う場合、その意識的な動作の前に、姿勢調節のための予備動作が無意識に行われる。そして、予備動作のための運動を行う身体部位は、意識的な動作のための運動を行う身体部位とは異なる部位である場合が多い。
【００９６】
特に、意識的な動作が、上記の危険動作のように上肢の大きな運動によって行われる場合、その意識的な動作に先行する予備動作は、腰部と脚部とを中心とした下半身の運動によって行われる。
【００９７】
そこで、本実施の形態における安全装置１０は、このような危険動作に先行する予備動作を利用して、作業者１００の身体が危険領域に侵入する前に、作業者１００の身体が危険領域に侵入することを高精度に検知する。
【００９８】
以下に、このような安全装置１０による予備動作の判定処理の詳細について説明する。
【００９９】
姿勢取得部２０１は、作業者１００がプレス機の危険領域に侵入しうる距離における、作業者の姿勢を示す姿勢データを取得する。具体的には、姿勢取得部２０１は、作業者１００の下半身（すなわち、左右の脚部と左右の足部との少なくとも一方）の姿勢を示す姿勢データを取得する。
【０１００】
ここでは、姿勢取得部２０１は、プレス機の前方の床面に設置された圧力センサシート２１１から姿勢データを取得する。圧力センサシート２１１は、プレス機の前方に位置する作業者１００の足裏の圧力分布を計測し、計測結果を姿勢データとして姿勢取得部２０１に送信する。
【０１０１】
例えば、図６に示すように、上半身を危険領域に近づける危険動作を行う場合、足裏の圧力分布の重心位置６０１は、プレス機の方向とは逆の方向に移動する（図６の（ｂ））。この重心位置の移動は、危険動作に先行する予備動作によって起こる。そこで、圧力センサシート２１１は、作業者１００の足裏の圧力分布を計測する。
【０１０２】
具体的には、例えば図７に示すように、圧力センサシート２１１は、行列状に配置された７２個（Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，…．，Ｐ８９）の圧力センサを備える。各圧力センサは、各配置位置における圧力を計測する。具体的には、図８に示すように、７２個の圧力センサの各々は、所定の時間間隔（例えば約１０ｍｓ）で圧力値を計測する。
【０１０３】
姿勢取得部２０１は、圧力センサシート２１１によって計測された圧力分布の重心位置を算出する。具体的には、姿勢取得部２０１は、以下の（式１）のように重心位置（Ｘｇ，Ｙｇ）を算出する。
【０１０４】
【数１】
2012098609.tif 000003
【０１０５】
ここで、Ｐｘは、Ｘ方向の位置を表す。また、Ｐｙは、Ｙ方向の位置を表す。また、Ｗｘｙは、位置（Ｐｘ，Ｐｙ）で計測された圧力値を表す。姿勢取得部２０１は、このように算出した重心位置を予備動作判定部２０３へ送信する。なお、Ｘ方向の負の向きが、作動領域から離れる向きに相当する。
【０１０６】
次に、予備動作判定部２０３は、重心位置の移動速度を算出する。そして、予備動作判定部２０３は、予備動作定義記憶部２０２に記憶されている予備動作定義テーブル２０２ａを参照して、予備動作が行われているか否かを判定する。
【０１０７】
予備動作定義記憶部２０２には、例えば、図９に示すような、予備動作定義テーブル２０２ａが記憶されている。
【０１０８】
図９の予備動作定義テーブル２０２ａでは、プレス機から作業者の足までの距離が５００ｍｍ〜８００ｍｍであり、かつ重心位置のＸ方向への移動速度が−１０〜−５ｍｍ／ｓである場合に、作業者が、危険動作に先行する予備動作を行っていることを示す。つまり、予備動作定義テーブル２０２ａは、作動部２０９から離れる向き（Ｘ方向の負の向き）への重心位置の移動速度が第１閾値（５ｍｍ／ｓ）以上第２閾値（１０ｍｍ／ｓ）未満である場合に、危険動作に先行する予備動作が行われていることを示す。
【０１０９】
そして、予備動作定義テーブル２０２ａは、このような予備動作の５００ｍｓｅｃ後に、作業者の上半身が危険領域に侵入することを示す。このように、予備動作定義テーブル２０２ａには、上半身をプレス機の危険領域に近づける危険動作の前に行われる下半身の予備動作が行われているか否かを判定するための、重心位置の移動速度に関する第１閾値および第２閾値が格納されている。
【０１１０】
そこで、予備動作判定部２０３は、姿勢取得部２０１によって取得された姿勢データから算出される重心位置の移動速度を、予備動作定義テーブル２０２ａに格納されている第１閾値および第２閾値と比較することで、作業者１００が予備動作を行っているか否かを判定する。そして、予備動作判定部２０３は、予備動作が行われていると判定したときには、安全運転制御部２０８に判定結果を示す信号を出力する。
【０１１１】
例えば、予備動作判定部２０３には、姿勢取得部２０１から、図１０に示すように、１０ｍｓｅｃ毎に、作業者の足裏の圧力分布の重心位置の座標（以下、「重心座標」という）が入力される。
【０１１２】
図１０には、１５分２０．１３０秒から１０ｍｓｅｃごとに入力された重心座標とその重心座標から算出される重心移動速度との一例を示す。なお、ここでは、プレス機械から足裏までの距離は、５００〜８００ｍｍであることが既知である場合について説明する。
【０１１３】
１５分２０．１３０秒から１５分２０．１７０秒までの間では、Ｘ方向の重心移動速度は、−５ｍｍ／ｓより大きい。つまり、作動部２０９から離れる向き（Ｘ方向の負の向き）への重心位置の移動速度は、第１閾値（ここでは「５」）未満である。したがって、予備動作判定部２０３は、予備動作が行われていないと判定する。
【０１１４】
さらに、時刻が進み、１６分３２．４４０秒になったときに、Ｘ方向の重心移動速度は、図９の予備動作ＩＤ「００１」に示す−５ｍｍ／ｓに達している。つまり、作動部２０９から離れる向き（Ｘ方向の負の向き）への重心位置の移動速度は、第１閾値（ここでは「５」）以上第２閾値（ここでは「１０」）未満である。したがって、予備動作判定部２０３は、予備動作が行われていると判定する。
【０１１５】
そして、予備動作判定部２０３は、安全運転制御部２０８へ判定結果を示す信号を出力する。安全運転制御部２０８は、予備動作判定部２０３によって予備動作が行われていると判定された場合に、作動部２０９を減速させる。
【０１１６】
以上のような安全装置１０の動作を図１１のフローチャートを用いて説明する。
【０１１７】
はじめに、安全運転制御部２０８は、作動部２０９が作動しているかどうかを判定する（Ｓ９０１）。作動部２０９が作動していない場合には（Ｓ９０１のＮＯ）、ステップＳ９０１の処理を繰り返す。一方、作動部２０９が作動している場合には（Ｓ９０１のＹＥＳ）、侵入検出部２０６は、赤外線センサ２０４からの信号を利用して、作業者が検知領域に侵入しているか否かを検出する（Ｓ９０２）。
【０１１８】
作業者が検知領域に侵入している場合には（Ｓ９０２のＹＥＳ）、安全運転制御部２０８は、作動部２０９を停止させ（Ｓ９０３）、処理を終了する。
【０１１９】
一方、作業者が検知領域に侵入していない場合には（Ｓ９０２のＮＯ）、安全運転制御部２０８は、作動部２０９が高速で作動しているか否かを判定する（Ｓ９０４）。具体的には、安全運転制御部２０８は、作動部２０９が予め定められた速度以上の速度で作動しているか否かを判定する。
【０１２０】
ここで、作動部２０９が高速で作動している場合（Ｓ９０４のＹＥＳ）、安全装置１０は、以下に示す予備動作の判定処理（Ｓ９０５〜Ｓ９０８）を実行する。例えば、作動部２０９が２００ｍｍ／ｓｅｃ以上で作動している場合には、作動部２０９を停止させるのに時間がかかる。そこで、作動部２０９が予め定められた速度以上の速度で作動している場合には、安全装置１０は、予備動作が行われているか否かを判定し、判定結果に従って作動部２０９を制御する。
【０１２１】
一方、作動部２０９が高速で作動していない場合（Ｓ９０４のＮＯ）、ステップＳ９０２の処理に戻る。これは、例えば作動部２０９が２００ｍｍ／ｓｅｃ未満の速度で作動している場合には、作動部２０９を停止させるために時間がかからないからである。つまり、赤外線センサ２０４によって検知領域への侵入が検知された後に、作動部２０９を停止させても、作業者が負傷する可能性が低いからである。
【０１２２】
ここで、予備動作の判定処理（Ｓ９０５〜Ｓ９０８）について説明する。作動部２０９が高速に動作していると判定された場合には（Ｓ９０４のＹＥＳ）、姿勢取得部２０１は、作業者１００の足裏の圧力分布を含む姿勢データを取得する（Ｓ９０５）。具体的には、姿勢取得部２０１は、例えば、圧力センサシート２１１によって計測された作業者１００の足裏の圧力分布を取得する。そして、姿勢取得部２０１は、取得した圧力分布の重心位置を算出する。
【０１２３】
続いて、予備動作判定部２０３は、危険領域から離れる向きへの重心位置の移動速度を計算する（Ｓ９０６）。そして、予備動作判定部２０３は、計算された重心位置の移動速度が、予備動作定義記憶部２０２に記憶されている条件を満たすか否かを判定することにより、危険動作に先行する予備動作が行われているか否かを判定する（Ｓ９０７）。
【０１２４】
具体的には、予備動作判定部２０３は、計算された重心位置の移動速度が第１閾値以上第２閾値未満である場合に、危険動作に先行する予備動作が行われていると判定する。逆に、予備動作判定部２０３は、計算された重心位置の移動速度が第１閾値未満または第２閾値以上である場合に、危険動作に先行する予備動作が行われていないと判定する。
【０１２５】
ここで、予備動作が行われていないと判定された場合には（Ｓ９０７のＮＯ）、再び、ステップＳ９０５の処理へ戻る。一方、予備動作が行われていると判定された場合には（Ｓ９０７のＹＥＳ）、安全運転制御部２０８に判定結果を出力する。
【０１２６】
そして、安全運転制御部２０８は、所定時間後（例えば２００ｍｓｅｃ後）に、作業者の身体が危険領域に侵入する可能性があるため、作動部２０９が所定の速度を超えて作動しないように制御する（Ｓ９０８）。つまり、安全運転制御部２０８は、高速で作動している作動部２０９を減速させる。
【０１２７】
以上のように、本実施の形態における安全装置１０によれば、作業者が危険領域に侵入するような危険動作に先行する予備動作が行われていると判定された場合に、作動部２０９を減速または停止させることができる。したがって、作業者が負傷することを防止することができる。
【０１２８】
また、本実施の形態における安全装置１０によれば、作業者の下半身の姿勢の変動を利用して、作業者の上半身を作動部の作動領域へ近づける危険動作に先行する予備動作が行われていることを判定することができる。予備動作とは、人が意識的な動作を行う前に無意識に行われる動作である。つまり、作業者は、意識的な動作である危険動作の前に無意識で予備動作を行う。したがって、この予備動作が行われていることを判定することにより、危険動作が行われる前に危険動作が行われることを高精度に検知することが可能となる。
【０１２９】
また、安全装置１０によれば、作業者の足裏の圧力分布により特定される位置を利用して、予備動作が行われているか否かを判定することができる。つまり、作業者が作動部の作動領域から離れる向きに身体の重心を移動させていることを、作業者の足裏の圧力分布により特定される位置の移動を利用して検出することが可能となる。したがって、比較的容易に、危険動作に先行する予備動作が行われていることを判定することが可能となる。
【０１３０】
また、安全装置１０によれば、作業者の足裏の圧力分布の重心位置を利用して、予備動作が行われているか否かを判定することができる。予備動作は、姿勢を制御するための動作であるので、身体の重心の移動を伴う。したがって、作業者の足裏の圧力分布の重心位置を利用することにより、危険動作に先行する予備動作が行われていることをより高精度に判定することが可能となる。
【０１３１】
また、安全装置１０によれば、作動領域から離れる向きへの重心位置の移動速度、移動時間または移動距離が第１閾値以上である場合に、予備動作が行われていると判定することができる。すなわち、作動領域から離れる向きへの重心位置の移動が、予備動作によって生じる移動とは異なる小さな移動である場合に、誤って予備動作であると判定することを防止することができる。したがって、危険動作に先行する予備動作が行われていることをより高精度に判定することが可能となる。
【０１３２】
また、安全装置１０によれば、作動領域から離れる向きへの重心位置の移動速度、移動時間または移動距離が第２閾値未満である場合に、予備動作が行われていると判定することができる。すなわち、作動領域から離れる向きへの重心位置の移動が、予備動作によって生じる移動とは異なる大きな移動である場合に、誤って予備動作であると判定することを防止することができる。したがって、危険動作に先行する予備動作が行われていることをより高精度に判定することが可能となる。
【０１３３】
なお、本実施の形態では、予備動作判定部２０３は、第１閾値および第２閾値の両方を用いて予備動作が行われているか否かを判定したが、第１閾値および第２閾値の一方を用いて予備動作が行われているか否かを判定してもよい。
【０１３４】
（実施の形態２）
実施の形態２における安全装置１０は、さらに、作動領域と作業者との距離、作業者の身体の向き、および作業者の身体の大きさを利用して、予備動作が行われているか否かを判定する。これにより、安全装置１０は、大きな加工対象を取り扱う工作機械においても、予備動作が行われているか否かを高精度に判定することが可能となる。以下に、本実施の形態における安全装置１０について、図面を参照しながら説明する。
【０１３５】
図１２に、作業者１００がプレス位置に加工対象Ｗを設置しているシーンを示す。図１２に示すように、本実施の形態では、実施の形態１と比べて、圧力センサシート３１１の面積が大きい。つまり、圧力センサシート３１１は、広い範囲の圧力を測定することができる。
【０１３６】
図１３は、実施の形態２における工作機械の安全装置１０のブロック図である。なお、図１３において、図４と同様の機能を有する処理部については、説明を省略する。
【０１３７】
安全装置１０は、実施の形態１と同様に、姿勢取得部２０１と、予備動作定義記憶部２０２と、予備動作判定部２０３と、赤外線センサ２０４と、侵入検出部２０６と、安全運転制御部２０８とを備える。さらに、安全装置１０は、向き検出部２３３と、サイズ検出部２３５と、補正値記憶部２３６と、補正部２３７とを備える。
【０１３８】
距離検出部２３４は、作動部２０９の作動領域と作業者１００との距離を検出する。本実施の形態では、距離検出部２３４は、圧力センサシート３１１によって測定された圧力分布に基づいて、プレス機と作業者１００の足との距離を、作動部２０９の作動領域と作業者１００との距離として検出する。具体的には、距離検出部２３４は、圧力センサシート３１１によって正の圧力が測定された位置のうち最もプレス機に近い位置とプレス機との距離を、作動領域と作業者１００との距離として検出する。
【０１３９】
サイズ検出部２３５は、作業者の身体の少なくとも一部の大きさを検出する。本実施の形態では、サイズ検出部２３５は、姿勢取得部２０１によって取得された圧力分布に基づいて、作業者の足裏の大きさを検出する。
【０１４０】
なお、サイズ検出部２３５は、必ずしも作業者の足裏の大きさを検出する必要はない。例えば、サイズ検出部２３５は、作業者を撮影した画像などに基づいて、作業者の身長を検出してもよい。
【０１４１】
補正値記憶部２３６は、メモリ等の記憶装置である。補正値記憶部２３６には、サイズ検出部２３５によって検出された作業者の身体の大きさから得られる補正値が記憶される。
【０１４２】
補正部２３７は、サイズ検出部２３５によって検出された大きさに基づいて、距離検出部２３４によって検出された距離を補正する。具体的には、補正部２３７は、作業者の身体の少なくとも一部の大きさが大きいほど短くなるように、検出された距離を補正する。
【０１４３】
これは、作業者の身体の大きさによって、危険領域に侵入する可能性が変化するからである。すなわち、危険領域からの距離が同一であっても、身体が大きい作業者は、身体の小さい作業者よりも、危険領域に侵入する可能性が高い。そこで、補正部２３７は、距離検出部２３４によって検出された距離を、サイズ検出部２３５によって検出された大きさに応じて補正する。
【０１４４】
以下に、補正方法の一例を示す。
【０１４５】
サイズ検出部２３５は、圧力センサシート３１１が有する複数の圧力センサのうち、正の圧力値が測定された互いに隣り合う圧力センサの集合を作業者の足裏の領域に対応する圧力センサの集合として抽出する。例えば、サイズ検出部２３５は、図１４の作業者の左右それぞれの足の領域に対応する、ハッチングされた圧力センサの集合を抽出する。
【０１４６】
そして、サイズ検出部２３５は、これらの抽出された圧力センサの集合の少なくとも１つにおいて、互いの距離が最も離れた２つのセンサ間の距離を、作業者１００の足裏の長径Ｌとして算出する。図１４では、サイズ検出部２３５は、圧力センサＰｘ１ｙ１と圧力センサＰｘ２ｙ２との距離を算出する。ここでは、隣り合う圧力センサは、互いに３０ｍｍ離れているので、長径Ｌは、（式２）のように算出される。
【０１４７】
【数２】
2012098609.tif 000004
【０１４８】
図１４の例では、長径Ｌ＝２５８ｍｍとなる。
【０１４９】
そして、サイズ検出部２３５は、予め定められた標準の長径Ｌｓに対する長径Ｌの比Ｌ／Ｌｓを算出する。標準の長径Ｌｓが例えば２８０ｍｍである場合、サイズ検出部２３５は、標準の長径Ｌｓに対する長径Ｌの比Ｌ／Ｌｓを０．９２１（＝２５８／２８０）と算出する。そして、サイズ検出部２３５は、算出した比を補正値として補正値記憶部２３６に格納する。
【０１５０】
補正部２３７は、距離検出部２３４によって検出された距離を、補正値記憶部２３６に記憶されている補正値を用いて補正する。具体的には、補正部２３７は、距離検出部２３４によって検出された距離を補正値（０．９２１）で除した値を補正後の距離として予備動作判定部２０３に出力する。つまり、補正部２３７は、作業者の足裏の大きさが大きいほど短くなるように距離を補正する。
【０１５１】
この例では、補正部２３７は、作業者の足裏の大きさが標準より小さいので、作業者１００から危険領域１２０までの距離が実際よりも長くなるように、距離を補正している。逆に、作業者の足裏の大きさが標準より大きい場合は、作業者１００から危険領域１２０までの距離は、実際よりも短くなるように補正される。
【０１５２】
向き検出部２３３は、作業者の身体の向きを検出する。具体的には、向き検出部２３３は、正の圧力値が測定された互いに隣り合う圧力センサの領域の形状から、作業者の身体正面がプレス機正面に対して何度の角を成しているかを検出する。
【０１５３】
以下に、作業者の身体の向きの検出方法の一例を示す。
【０１５４】
まず、向き検出部２３３は、正の圧力値が測定された互いに隣り合う圧力センサの集合の各々において、距離が最も離れた２つのセンサを特定する。このように特定された２つのセンサは、ほぼつま先とかかとに位置する。図１４では、右足に対応する２つの圧力センサ（Ｐｘ１ｙ１、Ｐｘ２ｙ２）と、左足に対応する２つの圧力センサ（Ｐｘ３ｙ３、Ｐｘ４ｙ４）とが特定される。
【０１５５】
そして、向き検出部２３３は、左右のかかとに位置する圧力センサ同士を結んだ線分の中点から、左右のつま先に位置する圧力センサ同士を結んだ線分の中点までを結んだベクトルの向きを、作業者の身体の向きとして検出する。このように検出されたベクトルの向きは、Ｘ方向とＹ方向との距離の比で表される。
【０１５６】
図１４の例では、左右のかかとに位置する圧力センサ同士を結んだ線分の中点の座標は、Ｐ（（ｘ１＋ｘ３）／２，（ｙ１＋ｙ３）／２）である。また、左右のつま先に位置する圧力センサ同士を結んだ線分の中点の座標は、Ｐ（（ｘ２＋ｘ４）／２，（ｙ２＋ｙ４）／２）である。図左上の圧力センサの座標を（１、１）とすると、これらの中点の座標は、（４，９）、と（１０，３．５）となる。したがって、Ｘ方向の距離は６、Ｙ方向の距離は５．５となる。
【０１５７】
ここでは、向き検出部２３３は、Ｙ方向の距離をＸ方向の距離で除した値（５．５／６＝０．９１７）を作業者の身体の向きと作業者からみた作動領域の向きとの成す角度を示す角度情報として検出する。作業者の身体の向きと作業者からみた作動領域の向きとの成す角度をθと表わした場合に、Ｙ方向の距離をＸ方向の距離で除した値は、ｔａｎθに相当する。向き検出部２３３は、このように検出された角度情報を予備動作判定部２０３に出力する。
【０１５８】
なお、圧力センサシート３１１で測定される各足の足裏の圧力分布は、靴底の形状により、図１４の例のように１つの領域ではなく、複数の領域に分かれる場合がある。例えば、図１５のようにかかと側とつま先側との間に圧力のかからない領域が存在することにより、足裏の圧力分布が２つの領域に分かれる場合がある。このような場合、サイズ検出部２３５および向き検出部２３３は、足裏の圧力分布パタンを複数種類保持し、圧力センサシート３１１で測定された圧力分布と保持している圧力分布パタンとをマッチングすることで、つま先に対応する圧力センサの集合とかかとに対応する圧力センサ集合とを１つの圧力センサの集合として抽出してもよい。
【０１５９】
予備動作定義記憶部２０２は、作動領域と作業者との距離に対応づけて、重心位置の移動速度に関する複数の第１閾値および第２閾値の組み合わせを記憶している。さらに、予備動作定義記憶部２０２は、作動領域と作業者との距離に対応づけて、身体の向きに関する複数の第３閾値を記憶している。
【０１６０】
例えば、図１６に示すように、予備動作定義記憶部２０２は、距離に対応付けて、身体の向き、Ｘ方向の重心移動速度、危険領域侵入予測相対時間、および侵入部分が格納された予備動作定義テーブル２０２ａを記憶している。
【０１６１】
図１６の予備動作ＩＤ００１においては、プレス機と作業者の足までの距離が５００〜８００ｍｍであり、Ｙ方向の距離をＸ方向の距離で除した値が０．２６未満であり、さらに、Ｘ方向の重心位置の移動速度が−１０〜−５ｍｍ／ｓである場合には、危険動作に先行する予備動作が行われていることを示す。なお、Ｙ方向の距離をＸ方向の距離で除した値である０．２６は、プレス機正面に対する作業者の身体の向きが１５度であることに相当する。
【０１６２】
このような条件が満たされたときには、５００ｍｓｅｃ後に、作業者の上半身が危険領域に侵入することが示されている。このように、予備動作定義記憶部２０２には、上半身がプレス機の危険領域に侵入させる危険動作に先行する下半身の予備動作に関する情報が記憶されている。
【０１６３】
予備動作判定部２０３は、予備動作定義テーブル２０２ａにより示された条件が満たされているか否かを判定することにより、危険動作に先行する予備動作が行われているか否かを判定する。
【０１６４】
具体的には、予備動作判定部２０３は、予備動作定義テーブル２０２ａを参照することにより、補正部２３７によって補正された距離に対応する、重心移動速度および身体向きの条件を特定する。具体的には、予備動作判定部２０３は、補正された距離に対応する、重心移動速度の範囲（第１閾値〜第２閾値）と、身体向きの範囲とを特定する。
【０１６５】
そして、予備動作判定部２０３は、姿勢データから得られる重心移動速度が、特定された重心移動速度の範囲内であるか否かを判定する。さらに、予備動作判定部２０３は、向き検出部２３３によって検出された角度情報の示す値が、特定された身体向きの範囲内であるか否かを判定する。
【０１６６】
ここで、重心移動速度が、特定された重心移動速度の範囲内である場合であって、かつ、角度情報の示す値が、特定された身体向きの範囲内である場合に、予備動作判定部２０３は、危険動作に先行する予備動作が行われていると判定する。
【０１６７】
次に、以上のように構成された安全装置１０の動作について説明する。
【０１６８】
図１７は、実施の形態２における安全装置１０の動作を示すフローチャートである。図１１と同様のステップについては同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１６９】
作業者の足裏の圧力分布を含む姿勢データが取得された後（Ｓ９０５）、サイズ検出部２３５は、作業者が圧力センサシート３１１上に存在しているか否かを判定する（Ｓ１０１）。具体的には、サイズ検出部２３５は、例えば、正の値の圧力値を計測した圧力センサが一定数を超えているか否かを判定することにより、作業者が圧力センサシート３１１上に存在しているか否かを判定する。
【０１７０】
圧力センサシート３１１上に作業者が存在していない場合（Ｓ１０１のＮＯ）、サイズ検出部２３５は、補正値記憶部２３６に記憶された補正値を消去し（Ｓ１０２）、ステップＳ９０２の処理へ戻る。
【０１７１】
圧力センサシート３１１上に作業者が存在している場合（Ｓ１０１のＹＥＳ）は、サイズ検出部２３５は、補正値記憶部２３６に補正値が記憶されているか否かを判定する（Ｓ１０３）。ここで、補正値が記憶されていない場合（Ｓ１０３のＮＯ）は、サイズ検出部２３５は、姿勢データに含まれる作業者の足裏の圧力分布を用いて、作業者の足裏の大きさを検出し、検出した大きさと標準の大きさとの比を補正値として補正値記憶部２３６に格納する（Ｓ１０４）。一方、補正値が記憶されている場合（Ｓ１０３のＹＥＳ）は、距離検出部２３４は、作業者と危険領域との距離を検出する。そして、補正部２３７は、検出された距離を、補正値記憶部２３６に記憶された補正値を用いて補正する（Ｓ１０６）。
【０１７２】
さらに、向き検出部２３３は、プレス機正面に対する作業者の身体の向きを検出する（Ｓ１０７）。そして、予備動作判定部２０３は、作業者の重心位置の移動速度を計算する（Ｓ９０６）。
【０１７３】
予備動作判定部２０３は、作業者の身体の向き、および重心位置の移動速度が、予備動作定義記憶部２０２に記憶されている範囲であって補正後の距離に対応する範囲内にあるか否かを判定することにより、予備動作が行われているか否かを判定する（Ｓ９０７）。
【０１７４】
以上のように、本実施の形態における安全装置１０によれば、作業者が危険領域に侵入するような危険動作に先行する予備動作が行われているか否かを、作業者の身体の大きさおよび作業者の身体の向きを用いて判定することができる。これにより、危険動作に先行する予備動作が行われていることを精度よく判定することができる。そして、このような予備動作が行われていると判定された場合に、作動部を減速または停止させることができ、作業者が負傷することを防止することが可能となる。
【０１７５】
具体的には、安全装置１０によれば、作業者の身体の少なくとも一部の大きさが大きいほど短くなるように、作動領域と作業者との距離を補正することができる。作業者の身体の大きさが大きいほど、作動領域から離れた位置であっても身体が作動領域に侵入する可能性が高い。したがって、作業者の身体の大きさに応じて補正された距離を用いて、危険動作に先行する予備動作が行われているか否かを判定することにより、危険動作に先行する予備動作が行われていることをより高精度に判定することが可能となる。
【０１７６】
また、安全装置１０によれば、作業者の身体の向きを利用して、予備動作が行われているか否かを判定することができる。作業者の向きが工作機械の正面に向いているほど、身体が作動領域に侵入する可能性が高い。したがって、危険動作に先行する予備動作が行われていることをより高精度に判定することが可能となる。
【０１７７】
また、安全装置１０によれば、検出された距離に対応する第１閾値および第２閾値を用いて、予備動作が行われているか否かを判定することができる。予備動作によって生じる、作動領域から離れる向きへの重心位置の移動は、作動領域と作業者との距離に依存して変化する。例えば、作動領域と作業者との距離が長いほど危険動作は大きな動作となるので、重心位置の移動距離は長くなる。したがって、検出された距離に対応する第１閾値および第２閾値を用いて、予備動作が行われているか否かを判定することにより、危険動作に先行する予備動作が行われていることをより高精度に判定することが可能となる。
【０１７８】
なお、上記実施の形態１および２では、安全装置１０は、予備動作が行われていると判定された場合に、作動部２０９を減速または停止させていたが、必ずしも作動部２０９を減速または停止させる必要はない。例えば、安全装置１０は、予備動作が行われていると判定された場合に、警告音を出力してもよい。また、安全装置１０は、予備動作が行われていると判定された場合に、警告ランプを点灯させてもよい。
【０１７９】
また、安全装置１０は、予備動作が検出された後に、予め定められた侵入時間を越えても赤外線センサ２０４による侵入検出が行われなかった場合には、作動部２０９の速度を通常動作時の速度に戻してもよい。これにより、予備動作の誤判定による作業効率の低下を抑制することができる。
【０１８０】
以上、本発明の一態様に係る安全装置１０について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、あるいは異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【０１８１】
例えば、上記実施の形態１および２では、姿勢取得部２０１は、圧力シートセンサから姿勢データを取得していたが、必ずしも圧力シートセンサから姿勢データを取得する必要はない。例えば、姿勢取得部２０１は、１つ以上のカメラおよび画像認識システムから構成されている姿勢検知装置から姿勢データを取得してもよい。その際には、姿勢データには、作業者の身体の形状を示す３次元モデルが含まれればよい。そして、予備動作判定部２０３は、３次元モデルから作業者の下半身の重心位置を計算し、その重心位置の移動速度などを利用して、予備動作が行われているか否かを判定してもよい。
【０１８２】
なお、上記実施の形態１および２では、工作機械は、上下に往復するスライドによりプレス加工を行うプレス機であったが、ローラーを用いる圧延機、据え置き型の電動のこぎり、研磨機、あるいはミシン等であってもよい。工作機械は、加工対象の入れ換え、位置修正が必要である、あるいは加工対象を支える必要がある等、作業者が工作機械上にある加工対象に接触する必要のある機械であればよい。
【０１８３】
なお、実施の形態１および２では、安全装置は、上下に往復するスライドを用いて対象物のプレス加工を行う工作機械の安全装置であったが、必ずしも対象物を加工する工作機械の安全装置である必要はない。例えば、安全装置は、対象物の移動を行うロボットの安全装置であってもよい。
【０１８４】
以下に、重量物（対象物）の移動を行う搬送用ロボットの安全装置について説明する。ここでは、重量物の搬送を伴う作業において、作業者は、ロボットと協調して重量物を搬送する。
【０１８５】
図１８は、作業者１００がロボット４０１と協調搬送を行っているシーンを示す図である。図１８において、作業者１００は、ロボット４０１の作動部によって搬送される重量物４０２に手を添えて、重量物４０２をロボット４０１と協調して搬送している。
【０１８６】
例えば、モータをシャーシに組み込む場合は、重量物４０２がモータに相当する。このような場合、作業者１００は、図示しないシャーシに対するモータ（重量物４０２）の位置あるいは向きを微調整するために、作業者１００はロボット４０１の作動部あるいはロボット４０１が把持するモータを直接触って位置を調整する。
【０１８７】
作業者１００がこのような動作を行う場合、作業者１００の身体（特に上半身の一部）が、ロボット４０１の作動部あるいは搬送中の重量物４０２と衝突する可能性がある。そこで、安全装置は、実施の形態１または２と同様に、例えば作業者１００の作業位置の床面に設置した圧力センサシート４１１等により作業者１００の姿勢変動を検出する。そして、安全装置は、予め定められたロボット４０１の可動領域に、作業者１００の上半身が侵入する動作（危険動作）の予備動作が行われているか否かを判定する。
【０１８８】
安全装置は、危険動作の予備動作が行われていると判定した場合に、ロボット４０１の作動部の速度を、作業者１００が衝突しても怪我をしない速度まで減速させる。あるいは、安全装置は、危険動作の予備動作が行われていると判定した場合に、サスペンションもしくはダンパーの制御、またはロボットの動作インピーダンスの制御等を行うことにより、作業者１００の衝突の衝撃を和らげるように、ロボット４０１を制御してもよい。
【０１８９】
なお、上記実施の形態１および２では、作業者の作業姿勢は立位であるものとして床面に設置した圧力センサシートを用いて、作業者の予備動作を検出する構成を説明した。しかし、作業者が作業用椅子や、作業用の立位補助具を用いている場合には、椅子の座面および立位補助具の身体接触面に圧力センサシートを配置し、作業者の臀部および大腿部の圧力分布の変動から予備動作が行われているか否かを判定してもよい。
【０１９０】
なお、上記実施の形態１および２では、安全装置１０は、作業者の予備動作を床面に設置した圧力センサシートによる作業者の足裏の圧力分布の重心位置の移動を利用して、予備動作が行われているか否かを判定したが、必ずしもこのように判定する必要はない。例えば、安全装置１０は、作業者の土踏まずより前側の領域と後側の領域とのそれぞれにかかる圧力の変化を利用して、予備動作が行われているか否かを判定してもよい。
【０１９１】
なお、上記実施の形態１および２では、安全装置１０は、作業者と危険領域との距離を、正の圧力値が計測された圧力センサの位置を用いて検出していたが、足裏の圧力分布の重心位置を用いて検出してもよい。
【０１９２】
なお、上記実施の形態１および２では、圧力センサシートは、床面に設置されていたが、作業者の靴底あるいは靴の内部の底面に設置されてもよい。その際、工作機の危険領域と作業者の距離は、別途２点間の距離を測定する測定手段、例えば、超音波センサやカメラ等により測定されればよい。
【０１９３】
なお、上記実施の形態１において、安全装置１０は、距離検出部２３４を備えていなかったが、距離検出部２３４を備えてもよい。その場合、予備動作判定部２０３は、重心位置が作動領域から離れる向きへ移動している場合であって、かつ、距離検出部２３４によって検出された距離が第３閾値未満である場合に、予備動作が行われていると判定すればよい。これにより、予備動作判定部２０３は、作動領域と作業者との距離が第３閾値未満である場合に、予備動作が行われていると判定することが可能となる。すなわち、作業者が作動領域から離れた位置にいる場合には、作業者の身体が作動領域に侵入する可能性が低いので、予備動作判定部２０３は、危険動作に先行する予備動作が行われていないと判定することができる。つまり、安全装置１０は、作業者が負傷する可能性が低い場合に、作動部を停止または減速させることを抑制することができ、作業性を向上させることができる。
【０１９４】
また、上記実施の形態１および２では、予備動作判定部２０３は、重心位置の移動速度を用いて、予備動作が行われているか否かを判定したが、重心位置の移動時間または移動距離を用いて予備動作が行われているか否かを判定してもよい。
【０１９５】
また、上記実施の形態１または２では、安全装置１０は、図４または図１３に示すような複数の構成要素を備えていたが、必ずしもこれらの複数の構成要素のすべてを備える必要はない。具体的には、安全装置１０は、例えば、図１９に示すように、姿勢取得部２０１と予備動作判定部２０３とを備える装置であってもよい。このような場合であっても、安全装置１０は、作業者の下半身の姿勢の変動を用いて、作業者の上半身を作動領域へ近づける危険動作に先行する予備動作が行われていることと判定するができる。したがって、安全装置１０は、危険動作が行われる前に危険動作が行われることを高精度に検知することが可能となる。そして、安全装置１０は、判定結果を安全運転制御部２０８などに出力することにより、作業者が負傷することを防ぐこともできる。
【０１９６】
また、上記実施の形態１または２における安全装置１０が備える構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。例えば、安全装置１０は、姿勢取得部２０１と予備動作判定部２０３とを有するシステムＬＳＩから構成されてもよい。
【０１９７】
システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などを含んで構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムに従って動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
【０１９８】
なお、ここでは、システムＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、ＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、あるいはＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【０１９９】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
【０２００】
また、本発明は、このような特徴的な処理部を備える安全装置として実現することができるだけでなく、安全装置に含まれる特徴的な処理部をステップとする予備動作判定方法として実現することもできる。また、予備動作判定方法に含まれる特徴的な各ステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムとして実現することもできる。そして、そのようなコンピュータプログラムを、ＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読取可能な非一時的な記録媒体あるいはインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは、言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０２０１】
本発明は、上下に往復するスライドによりプレス加工を行うプレス機、ローラーを用いて圧延加工を行う圧延機、据え置き型の電動のこぎり、研磨機、ミシン等などの工作機械の安全装置等として有用である。
【符号の説明】
【０２０２】
１０  安全装置
１００  作業者
１２０  危険領域
１３０  検知領域
２０１  姿勢取得部
２０２  予備動作定義記憶部
２０３  予備動作判定部
２０４  赤外線センサ
２０６  侵入検出部
２０８  安全運転制御部
２０９  作動部
２１１、３１１、４１１  圧力センサシート
２３３  向き検出部
２３４  距離検出部
２３５  サイズ検出部
２３６  補正値記憶部
２３７  補正部
４０１  ロボット
４０２  重量物
【図１Ａ】
2012098609.tif 000005
【図１Ｂ】
2012098609.tif 000006
【図２】
2012098609.tif 000007
【図３】
2012098609.tif 000008
【図４】
2012098609.tif 000009
【図５Ａ】
2012098609.tif 000010
【図５Ｂ】
2012098609.tif 000011
【図６】
2012098609.tif 000012
【図７】
2012098609.tif 000013
【図８】
2012098609.tif 000014
【図９】
2012098609.tif 000015
【図１０】
2012098609.tif 000016
【図１１】
2012098609.tif 000017
【図１２】
2012098609.tif 000018
【図１３】
2012098609.tif 000019
【図１４】
2012098609.tif 000020
【図１５】
2012098609.tif 000021
【図１６】
2012098609.tif 000022
【図１７】
2012098609.tif 000023
【図１８】
2012098609.tif 000024
【図１９】
2012098609.tif 000025
【国際調査報告】
2012098609.tif 000026
2012098609.tif 000027
2012098609.tif 000028