(57)【要約】【課題】優れた安全性を有するロボット制御装置およびロボットシステムを提供すること。【解決手段】ロボット制御装置は、レーザー光を用いて対象物の三次元計測を行う三次元計測装置と、前記対象物を含む検出範囲を撮像した画像に基づいて人を検出する人感センサーと、を接続するロボット制御装置であって、前記人感センサーから前記検出範囲内に人がいることを示す信号を受け付ける人検出信号受付部と、前記信号に基づいてロボットアームを制御するロボットアーム制御部と、を備え、前記人検出信号受付部が前記人感センサーから前記検出範囲内に人がいることを示す信号を受け付けた場合、前記ロボットアーム制御部は、前記レーザー光の出射方向が前記人と異なる方向となるように前記ロボットアームを制御することを特徴とする。【選択図】図３
2020001109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を用いて対象物の三次元計測を行う三次元計測装置と、前記対象物を含む検出範囲を撮像した画像に基づいて人を検出する人感センサーと、を接続するロボット制御装置であって、
前記人感センサーから前記検出範囲内に人がいることを示す信号を受け付ける人検出信号受付部と、
前記信号に基づいてロボットアームを制御するロボットアーム制御部と、を備え、
前記人検出信号受付部が前記人感センサーから前記検出範囲内に人がいることを示す信号を受け付けた場合、
前記ロボットアーム制御部は、前記レーザー光の出射方向が前記人と異なる方向となるように前記ロボットアームを制御することを特徴とするロボット制御装置。
【請求項２】
前記ロボットアーム制御部は、前記レーザー光の一部を吸収または散乱させる部材に向けて前記レーザー光が出射されるように前記ロボットアームを制御することを特徴とする請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項３】
前記検出範囲は、前記レーザー光の照射範囲を含む請求項１または２に記載のロボット制御装置。
【請求項４】
前記検出範囲は、２つ以上の領域に分割されており、
前記人検出信号受付部が前記人感センサーから前記人感センサーの検出範囲内に人がいることを示す信号を受け付けた場合、
前記ロボットアーム制御部は、前記人を検出した領域とは別の領域側に向けて前記レーザー光が出射されるように前記ロボットアームを制御する請求項３に記載のロボット制御装置。
【請求項５】
ロボットアームを備えるロボットと、
前記ロボットアームに配置され、レーザー光を用いて対象物の三次元計測を行う三次元計測装置と、
前記ロボットアームに配置され、前記対象物を含む検出範囲を撮像した画像に基づいて人を検出する人感センサーと、
前記ロボットを制御するロボット制御装置と、を有し、
前記ロボット制御装置は、
前記人感センサーから前記検出範囲に人がいることを示す信号を受け付ける人検出信号受付部と、
前記信号に基づいて前記ロボットアームを制御するロボットアーム制御部と、を備え、
前記人検出信号受付部が前記人感センサーから前記検出範囲内に人がいることを示す信号を受け付けた場合、
前記ロボットアーム制御部は、前記レーザー光の出射方向が前記人と異なる方向となるように前記ロボットアームを制御することを特徴とするロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット制御装置およびロボットシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、アームに三次元形状測定装置を搭載した多関節ロボットが記載されている。また、アームに搭載された三次元形状測定装置は、対象物に向けて測定用レーザー光を走査することにより対象物部にパターンを投影する測定用レーザー光照射器と、パターンが投影された対象物の画像を取得する受光器と、を備え、受光器が取得した画像に基づいて対象物の三次元計測を行うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３３３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような構成では、アームに三次元形状測定装置が搭載されているため、アームの向きによって測定用レーザー光の出射方向が変化する。そのため、多関節ロボットの周囲に存在する人にレーザー光が照射され、当該人に影響を与えるおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のロボット制御装置は、レーザー光を用いて対象物の三次元計測を行う三次元計測装置と、前記対象物を含む検出範囲を撮像した画像に基づいて人を検出する人感センサーと、を接続するロボット制御装置であって、
前記人感センサーから前記検出範囲内に人がいることを示す信号を受け付ける人検出信号受付部と、
前記信号に基づいてロボットアームを制御するロボットアーム制御部と、を備え、
前記人検出信号受付部が前記人感センサーから前記検出範囲内に人がいることを示す信号を受け付けた場合、
前記ロボットアーム制御部は、前記レーザー光の出射方向が前記人と異なる方向となるように前記ロボットアームを制御することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す図である。
【図２】ロボットを示す斜視図である。
【図３】三次元計測装置の全体構成を示す図である。
【図４】図３に示す三次元計測装置が有する光走査部を示す平面図である。
【図５】ロボットアームの移動速度を示すグラフである。
【図６】レーザー光照射部により投影される投影パターンを示す平面図である。
【図７】人感センサーの検出範囲を示す平面図である。
【図８】人感センサーが人を検知した状態を示す平面図である。
【図９】ロボットの近傍にレーザー光Ｌを吸収または散乱させる部材を配置した状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明のロボット制御装置およびロボットシステムを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す図である。図２は、ロボットを示す斜視図である。図３は、三次元計測装置の全体構成を示す図である。図４は、図３に示す三次元計測装置が有する光走査部を示す平面図である。図５は、ロボットアームの移動速度を示すグラフである。図６は、レーザー光照射部により投影される投影パターンを示す平面図である。図７は、人感センサーの検出範囲を示す平面図である。図８は、人感センサーが人を検知した状態を示す平面図である。図９は、ロボットの近傍にレーザー光Ｌを吸収または散乱させる部材を配置した状態を示す斜視図である。
【０００９】
図１に示すロボットシステム１は、人と共存（協調）する、すなわち、周囲で人が作業することを前提とした人共存型のロボットシステムである。そのため、ロボットシステム１は、検出範囲内の人の存在を検出し、それに応じた対応を行うように構成されている。
【００１０】
ロボットシステム１は、ロボットアーム２２を有するロボット２と、ロボットアーム２２に配置され、ロボット２の周囲に存在する人を感知する人感センサー３と、ロボットアーム２２に配置され、レーザー光Ｌを用いて対象物Ｗを三次元計測する三次元計測装置４と、三次元計測装置４の計測結果に基づいてロボット２の駆動を制御するロボット制御装置５と、ロボット制御装置５と通信可能なホストコンピューター６と、を有する。これら各部は、有線または無線により通信可能とされ、この通信は、インターネットのようなネットワークを介してなされてもよい。
【００１１】
このようなロボットシステム１は、人感センサー３が人を感知すると、当該人に向けてレーザー光Ｌが出射されないようにロボットアーム２２の向きを変更するように構成されている。これにより、レーザー光Ｌが人に向けて照射されなくなり、安全なロボットシステム１となる。以下、このようなロボットシステム１について、詳細に説明する。
【００１２】
＜ロボット＞
ロボット２は、例えば、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うロボットである。ただし、ロボット２の用途としては、特に限定されない。
【００１３】
ロボット２は、６軸ロボットであり、図２に示すように、床や天井に固定されるベース２１と、ベース２１に第１軸Ｏ１まわりに回動自在に連結された第１アーム２２１と、第１アーム２２１に第２軸Ｏ２まわりに回動自在に連結された第２アーム２２２と、第２アーム２２２に第３軸Ｏ３まわりに回動自在に連結された第３アーム２２３と、第３アーム２２３に第４軸Ｏ４まわりに回動自在に連結された第４アーム２２４と、第４アーム２２４に第５軸Ｏ５まわりに回動自在に連結された第５アーム２２５と、第５アーム２２５に第６軸Ｏ６まわりに回動自在に連結された第６アーム２２６と、を有する。また、第６アーム２２６にはハンド接続部が設けられており、ハンド接続部にはロボット２に実行させる作業に応じたエンドエフェクター２４が装着される。
【００１４】
また、ロボット２は、ベース２１に対して第１アーム２２１を回動させる第１駆動装置２５１と、第１アーム２２１に対して第２アーム２２２を回動させる第２駆動装置２５２と、第２アーム２２２に対して第３アーム２２３を回動させる第３駆動装置２５３と、第３アーム２２３に対して第４アーム２２４を回動させる第４駆動装置２５４と、第４アーム２２４に対して第５アーム２２５を回動させる第５駆動装置２５５と、第５アーム２２５に対して第６アーム２２６を回動させる第６駆動装置２５６と、を有する。第１〜第６駆動装置２５１〜２５６は、それぞれ、例えば、駆動源としてのモーターと、モーターの駆動を制御するコントローラーと、モーターの回転量を検出するエンコーダーと、を有する。そして、第１〜第６駆動装置２５１〜２５６は、それぞれ、ロボット制御装置５によって独立して制御される。
【００１５】
なお、ロボット２としては、本実施形態の構成に限定されず、例えば、アームの数が１本〜５本であってもよいし、７本以上であってもよい。また、例えば、ロボット２の種類は、スカラロボットや双腕ロボットであってもよい。
【００１６】
＜三次元計測装置＞
三次元計測装置４は、位相シフト法によって対象物Ｗの姿勢、位置等を検出する。図３に示すように、三次元計測装置４は、対象物Ｗを含む領域にレーザー光Ｌを照射するレーザー光照射部４１と、レーザー光Ｌが照射された対象物Ｗを撮像して画像データを取得する撮像部４７と、レーザー光照射部４１や撮像部４７の駆動を制御したり、撮像部４７が取得した画像データから対象物Ｗの三次元点群データを生成したりする制御装置４８と、を有する。
【００１７】
これら各構成要素のうち、レーザー光照射部４１および撮像部４７は、それぞれ、ロボット２の第５アーム２２５に固定されている。また、レーザー光照射部４１は、第５アーム２２５の先端側（エンドエフェクター２４側）に向けてレーザー光Ｌを照射するように配置され、撮像部４７は、第５アーム２２５の先端側（エンドエフェクター２４側）を向き、レーザー光Ｌの照射範囲を含む領域を撮像するように配置されている。
【００１８】
ここで、第５アーム２２５の先端側にエンドエフェクター２４が位置する関係は、第５アーム２２５以外のアーム２２１〜２２４、２２６が動いても維持される。そのため、第５アーム２２５にレーザー光照射部４１および撮像部４７を固定することにより、三次元計測装置４は、常に、エンドエフェクター２４の先端側にレーザー光Ｌを出射することができると共に、エンドエフェクター２４の先端側を撮像することができる。したがって、エンドエフェクター２４により対象物Ｗを把持しようとするときの姿勢、つまり、エンドエフェクター２４が対象物Ｗと対向している姿勢が如何なる姿勢であっても、当該姿勢において、対象物Ｗに向けてレーザー光Ｌを照射することができると共に、対象物Ｗを撮像することができる。そのため、より確実に対象物Ｗの三次元計測を行うことができる。
【００１９】
ただし、レーザー光照射部４１および撮像部４７の配置は、特に限定されず、第１〜第４アーム２２１〜２２４や第６アーム２２６に固定されていてもよい。また、レーザー光照射部４１および撮像部４７は、互いに異なるアームに固定されていてもよい。また、レーザー光照射部４１および撮像部４７の少なくとも一方は、ベース２１、床、天井、壁等の可動しない部位に固定されていてもよい。
【００２０】
レーザー光照射部４１は、対象物Ｗに向けてレーザー光Ｌを照射することにより、対象物Ｗに所定の投影パターンＰ（図６参照）を投影する機能を有する。このようなレーザー光照射部４１は、図３に示すように、レーザー光Ｌを出射するレーザー光源４２と、レーザー光Ｌが通過する複数のレンズを含む光学系４４と、光学系４４を通過したレーザー光Ｌを対象物Ｗに向けて走査する光走査部４５と、を有する。
【００２１】
レーザー光源４２としては、特に限定されず、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、外部共振器型垂直面発光レーザー（ＶＥＣＳＥＬ）等の半導体レーザーを用いることができる。レーザー光Ｌの波長としては、特に限定されず、可視域（４００〜７００ｎｍ）であってもよいし、不可視域（４００ｎｍ以下、１４００ｎｍ〜１ｍｍ）であってもよいし、近赤外線域（７００〜１４００ｎｍ）であってもよい。ただし、レーザー光Ｌの波長は、可視域（４００〜７００ｎｍ）であるのが好ましい。可視域では、レーザー光Ｌがロボット２と共存する人の眼に入ってしまっても、その人は、すぐに眩しさを感じ、瞬きによる防御反応を示すことができる。そのため、レーザー光Ｌの波長を可視域とすることにより、より安全なロボットシステム１となる。
【００２２】
光学系４４は、レーザー光源４２から出射されるレーザー光Ｌを平行化するコリメータレンズ４４１と、コリメータレンズ４４１によって平行化されたレーザー光Ｌを後述する回動軸Ｊと平行な方向（図３の紙面奥行き方向）に延びるライン状とするロッドレンズ４４２（レンズ）と、を有する。
【００２３】
光走査部４５は、ロッドレンズ４４２によってライン状となったレーザー光Ｌを走査する機能を有する。これにより、レーザー光Ｌを二次元的（面状）に照射することができる。光走査部４５としては、特に限定されず、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ガルバノミラー、ポリゴンミラー等を用いることができる。
【００２４】
本実施形態の光走査部４５は、ＭＥＭＳで構成されている。図４に示すように、光走査部４５は、可動部４５１と、可動部４５１を支持する支持部４５２と、可動部４５１と支持部４５２とを接続し、可動部４５１を支持部４５２に対して回動軸Ｊまわりに回動可能とする梁部４５３と、可動部４５１の表面（図４の紙面手前側の面）に配置され、レーザー光Ｌを反射するミラー４５４と、可動部４５１の裏面（図４の紙面奥側の面）に設けられた永久磁石４５５と、永久磁石４５５と対向配置されたコイル４５６と、を有する。なお、可動部４５１、支持部４５２および梁部４５３は、例えば、シリコン基板から一体形成されている。
【００２５】
このような光走査部４５は、回動軸Ｊがライン状のレーザー光Ｌの延在方向とほぼ一致するように配置されている。そして、コイル４５６に駆動信号（交番電圧）が印加されると、可動部４５１が回動軸Ｊまわりに回動し、これにより、ライン状のレーザー光Ｌが走査される。
【００２６】
また、光走査部４５は、支持部４５２に設けられたピエゾ抵抗部４５７を有する。ピエゾ抵抗部４５７は、可動部４５１が回動軸Ｊまわりに回動するのに伴って支持部４５２に発生する応力に応じて抵抗値が変化する。そのため、光走査部４５では、ピエゾ抵抗部４５７の抵抗値変化に基づいて、可動部４５１の回動角を検知することができる。なお、ピエゾ抵抗部４５７は、シリコン基板にリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することにより形成することができる。
【００２７】
以上、レーザー光照射部４１について説明した。このようなレーザー光照射部４１では、前述したように、光学系４４および光走査部４５によってレーザー光Ｌを二次元的に散乱させる。そのため、レーザー光照射部４１から離れる程、言い換えると、レーザー光Ｌの光路長が長くなる程、レーザー光Ｌの強度すなわちレーザー光Ｌが照射され得る各領域での単位時間当たりのエネルギー量が小さくなる。このような構成とすることにより、ロボット２と共存する人の眼に高強度のレーザー光Ｌが入ってしまうことをより効果的に抑制することができる。そのため、ロボット２と共存する人にとって安全なロボットシステム１となる。
【００２８】
なお、レーザー光照射部４１の構成としては、対象物Ｗに所定の投影パターンＰを投影することができれば、特に限定されない。例えば、本実施形態では、光学系４４によってレーザー光Ｌをライン状に散乱させているが、これに限定されず、例えば、ＭＥＭＳやガルバノミラーを用いてライン状に散乱させてもよい。つまり、２つの光走査部４５を用いてレーザー光Ｌを二次元走査してもよい。また、例えば、２軸自由度を有するジンバル型のＭＥＭＳを用いてレーザー光Ｌを二次元走査してもよい。
【００２９】
撮像部４７は、少なくとも１つの対象物Ｗに投影パターンＰが投影されている状態を撮像する。すなわち、撮像部４７は、投影パターンＰを含む少なくとも１つの対象物Ｗを撮像する。図３に示すように、撮像部４７は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサー、ＣＣＤイメージセンサー等の撮像素子４７２と集光レンズ４７３とを備えたカメラ４７１で構成されている。
【００３０】
図３に示すように、制御装置４８は、レーザー光源４２の駆動を制御する照射制御部４８２と、光走査部４５の駆動を制御する光走査制御部４８３と、撮像部４７の駆動を制御する撮像制御部４８４と、撮像部４７が取得した画像データに基づいて対象物Ｗを含む領域の三次元点群データを生成する点群データ生成部４８５と、を有する。
【００３１】
制御装置４８は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー（ＣＰＵ）と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有する。メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存（記憶）されており、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。
【００３２】
光走査制御部４８３は、コイル４５６に駆動信号を印加することにより、光走査部４５の駆動を制御する。また、光走査制御部４８３は、ピエゾ抵抗部４５７の抵抗値変化に基づいて、可動部４５１の回動角を検知する。なお、光走査制御部４８３は、可動部４５１を非共振で駆動するようになっている。つまり、光走査制御部４８３は、可動部４５１と梁部４５３とを備える振動系の共振周波数から十分に離れた周波数を有する駆動信号をコイル４５６に印加する。これにより、可動部４５１を共振で駆動する場合と比べて、可動部４５１の波形、振幅、周波数等を自由に制御することができる。ただし、光走査制御部４８３は、可動部４５１を共振で駆動するようになっていてもよい。
【００３３】
光走査制御部４８３は、第５アーム２２５の移動速度が第２速度Ｖ２以下となったことを検出してから、光走査部４５の駆動を開始する。具体的には、図５に示すように、対象物Ｗを把持するために、第５アーム２２５が現在のポジションＰ１から対象物Ｗを把持するための把持ポジションＰ２まで移動する際、少なくとも、第５アーム２２５が加速する加速領域Ｑ１と、第５アーム２２５が減速する減速領域Ｑ２と、が生じる。光走査制御部４８３は、減速領域Ｑ２において、第５アーム２２５の移動速度が第２速度Ｖ２以下となってから光走査部４５の駆動を開始する。ただし、第２速度Ｖ２は、０（ゼロ）よりも大きく、ロボットアーム２２の最大速度Ｖｍよりも小さい。すなわち、０＜Ｖ２＜Ｖｍの関係を満足する。
【００３４】
これにより、例えば、光走査部４５を常時駆動させる場合と比べて光走査部４５の駆動時間を短くすることができる。そのため、ロボットシステム１の省電力化を図ることができる。また、ロボットアーム２２が停止してから光走査部４５の駆動を開始する場合と比べて、ロボットアーム２２が停止してから対象物Ｗの三次元計測を開始するまでに要する時間を短くすることができる。そのため、ロボット２の稼働効率が向上する。なお、ロボットアーム２２が停止するとは、各第１〜第６駆動装置２５１〜２５６の駆動が停止することを言い、停止後に残留する振動（残留振動）については考慮しない。
【００３５】
ただし、光走査制御部４８３の制御としては、上述の制御に限定されず、例えば、光走査部４５を常時駆動させてもよいし、ロボットアーム２２が停止してから光走査部４５の駆動を開始してもよい。
【００３６】
また、照射制御部４８２は、可動部４５１の回動が開始された後にレーザー光源４２からレーザー光Ｌを出射する。例えば、可動部４５１が回動しておらず、可動部４５１の姿勢が一定の状態でレーザー光Ｌを出射すると、レーザー光Ｌが同じ個所に照射され続けてしまう。仮に、レーザー光Ｌの光路上に人の眼があった場合、レーザー光Ｌがその人の眼に照射され続け、レーザー光Ｌの強度等によっては、眼に影響を与えるおそれがある。これに対して、レーザー光Ｌが出射されるより先に可動部４５１の回動が開始されていれば、レーザー光Ｌが走査され、同じ個所に照射され続けることが無い。そのため、上述のような問題が生じ難くなり、より安全なロボットシステム１となる。
【００３７】
また、照射制御部４８２は、可動部４５１の回動が停止する前にレーザー光源４２からのレーザー光Ｌの出射を停止する。これにより、レーザー光Ｌは常に光走査部４５で走査されてから照射されることになる。そのため、レーザー光Ｌが人の眼に照射され続けることが無く、より安全なロボットシステム１となる。
【００３８】
また、照射制御部４８２は、第５アーム２２５の移動速度が第２速度Ｖ２よりも遅い第１速度Ｖ１以下となってからレーザー光Ｌを出射する。ただし、第１速度Ｖ１は、０（ゼロ）よりも大きい。すなわち、０＜Ｖ１＜Ｖ２の関係を満足する。前述したように、第５アーム２２５の移動速度が第２速度Ｖ２以下となってから光走査部４５の駆動が開始されるため、第２速度Ｖ２よりも遅い第１速度Ｖ１となってからレーザー光Ｌを出射することにより、より確実に、可動部４５１が回動している状態でレーザー光Ｌを出射することができる。
【００３９】
ただし、照射制御部４８２の制御としては、上述の制御に限定されず、例えば、レーザー光Ｌを常時出射してもよいし、ロボットアーム２２が停止してからレーザー光Ｌを出射してもよい。
【００４０】
撮像制御部４８４は、カメラ４７１の駆動を制御する。投影パターンＰは、例えば、正弦波パターンであり、位相をπ／２ずつずらして４回投影され、撮像制御部４８４は、その都度、投影パターンＰが投影された対象物Ｗをカメラ４７１で撮像する。ただし、投影パターンＰの投影回数は、特に限定されず、撮像結果から位相が計算できる回数であればよい。また、ピッチの大きな投影パターンや逆にピッチの小さな投影パターンを用いて同様の投影と撮像を行い、位相接続を行ってもよい。ピッチの種類を増やすほど、計測範囲と分解能を向上させることが出来るが、回数が増す分、画像データを取得するのに要する時間が増えて、ロボット２の稼働効率が低下する。そのため、三次元計測の精度および計測範囲とロボット２の稼働効率との兼ね合いから投影パターンＰの投影回数を適宜設定すればよい。
【００４１】
点群データ生成部４８５は、位相シフト法を用いて、カメラ４７１が取得した複数の画像データから対象物Ｗを含む領域の三次元点群データを生成する。そして、点群データ生成部４８５で生成した三次元点群データは、ホストコンピューター６に送信される。なお、三次元点群データとは、例えば、画像データ上の各点の三次元座標を記録したデータである。
【００４２】
＜ホストコンピューター＞
ホストコンピューター６は、点群データ生成部４８５から受信した三次元点群データに基づいて、対象物Ｗの姿勢、位置（空間座標）等を含む三次元情報を算出する算出部６１を有する。例えば、算出部６１には対象物Ｗの形状に関する情報が記憶されており、三次元点群データと対象物Ｗの形状とをマッチングすることにより、対象物Ｗの姿勢や位置を算出することができる。ただし、これに限定されず、三次元点群データから対象物Ｗの形状を取得してもよい。
【００４３】
また、ホストコンピューター６は、算出した対象物Ｗの三次元情報からロボット２の位置指令を生成し、生成した位置指令をロボット制御装置５に送信する。ロボット制御装置５は、ホストコンピューター６から受信した位置指令に基づいて第１〜第６駆動装置２５１〜２５６をそれぞれ独立して駆動し、第１〜第６アーム２２１〜２２６を指示された位置に移動させる。
【００４４】
なお、本実施形態では、ホストコンピューター６が算出部６１を有するが、これに限定されず、例えば、三次元計測装置４やロボット制御装置５が算出部６１を有していてもよいし、別の装置が有していてもよい。
【００４５】
＜人感センサー＞
図２に示すように、人感センサー３は、ロボット２の第５アーム２２５に固定されている。そのため、第５アーム２２５に固定されているレーザー光照射部４１との相対的位置関係が一定に維持される。本実施形態では、人感センサー３は、撮像部としてのカメラ３１を有し、カメラ３１が撮像した画像データに基づいて人の有無を検出し、さらに、人を検出した場合には、その人の位置を検出する。また、画像データから人の顔等の特徴情報を検出する技術を用いて、人の眼の位置を検出してもよい。また、例えば、上述したカメラ４７１がカメラ３１を兼ねていてもよい。すなわち、カメラ４７１は、検出エリア内の人を検出する機能と、投影パターンＰが投影された対象物Ｗを撮像する機能と、を兼ね備えていてもよい。
【００４６】
図７に示すように、人感センサー３の検出範囲としてのカメラ３１の撮像エリアＳＣは、レーザー光Ｌの照射範囲ＳＬよりも大きく、照射範囲ＳＬの全域を内包している。具体的には、撮像エリアＳＣは、照射範囲ＳＬと重なる第１領域ＳＣ１と、第１領域ＳＣ１の外側に位置し、第１領域ＳＣ１の全周を囲む第２領域ＳＣ２と、を有する。このように、撮像エリアＳＣが第２領域ＳＣ２を有することにより、照射範囲ＳＬ内または照射範囲ＳＬの近くに位置する人をより確実に検出することができる。
【００４７】
なお、人感センサー３が検出する対象としては、人に限定されず、例えば、人以外の動物、ロボット２以外のロボット、ＡＧＶ（無人搬送車）等の移動体、その他の移動可能な各種電子機器等、ロボット２付近に移動し得る如何なる物体であってもよい。ロボットシステム１は、これらが撮像エリアＳＣ内に存在する場合も、人と同様に判断する構成となっていてもよいし、人と区別する構成となっていてもよい。
【００４８】
＜ロボット制御装置＞
ロボット制御装置５は、ホストコンピューター６からロボット２の位置指令を受け、各アーム２２１〜２２６が受けた位置指令に応じた位置となるように、第１〜第６駆動装置２５１〜２５６の駆動をそれぞれ独立して制御する。ロボット制御装置５は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー（ＣＰＵ）と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有する。メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。
【００４９】
また、図１に示すように、ロボット制御装置５は、人感センサー３からの信号を受け付ける人検出信号受付部５１と、人感センサー３からの信号に基づいてロボットアーム２２の駆動を制御するロボットアーム制御部５２と、を備えている。そして、人検出信号受付部５１が人感センサー３から人感センサー３の検出範囲内に人がいることを示す信号を受け付けた場合、ロボットアーム制御部５２は、レーザー光Ｌの出射方向が人と異なる方向となるように第５アーム２２５を駆動する。
【００５０】
例えば、レーザー光照射部４１からレーザー光Ｌを出射しながら、第５アーム２２５が所定のポジションから把持ポジションＰ２へ移動している途中、カメラ３１が撮像エリアＳＣ内で人Ｘを検出した場合、ロボットアーム制御部５２は、レーザー光Ｌの出射方向が人Ｘと異なる方向となるように第５アーム２２５の向きを変化させる。これにより、人Ｘへのレーザー光Ｌの照射が抑制され、人Ｘにとってより安全なロボットシステム１となる。なお、前記「人Ｘと異なる方向」とは、人Ｘの眼にレーザー光Ｌが照射されない方向を言い、好ましくは、人Ｘにレーザー光Ｌが照射されない方向を言い、より好ましくは、人Ｘを検出した時刻での撮像エリアＳＣにレーザー光Ｌが入射しない方向を言う。これにより、上述した効果をより顕著に発揮することができる。
【００５１】
図８に、第５アーム２２５が位置指令に基づいて矢印Ａの方向に移動している最中における時刻Ｔ１、Ｔ２での撮像エリアＳＣの画像を示す。時刻Ｔ１では、人感センサー３が人Ｘを検出していないため、ロボットアーム制御部５２は、位置指令に基づいて、第５アーム２２５をそのまま矢印Ａ方向に移動させる。時刻Ｔ２において、人感センサー３が人Ｘを検出した場合、そのまま矢印Ａの方向に第５アーム２２５を移動させると、レーザー光Ｌが人Ｘに照射されてしまう。そのため、ロボットアーム制御部５２は、レーザー光Ｌが人Ｘに照射されないように、第５アーム２２５の向きを変更する。この際、第５アーム２２５の矢印Ａ方向への移動は、継続してもよい。これにより、人Ｘへのレーザー光Ｌの照射が抑制され、人Ｘにとってより安全なロボットシステム１となる。
【００５２】
ここで、カメラ３１は、撮像エリアＳＣとして、カメラ３１から所定距離で離間し、かつ、カメラ３１の光軸に直交する仮想平面において、レーザー光Ｌの照射範囲ＳＬと重なる第１領域ＳＣ１と、第１領域ＳＣ１の外側に位置し、第１領域ＳＣ１の全周を囲む第２領域ＳＣ２と、を有する。初めから第１領域ＳＣ１内に人Ｘがいる場合を除いて、第５アーム２２５を移動させると必ず第１領域ＳＣ１よりも先に第２領域ＳＣ２において人Ｘが検出される。そのため、照射範囲ＳＬ内に人Ｘが入る前に人Ｘを検出でき、人Ｘにレーザー光Ｌが照射されないように第５アーム２２５の向きを変えることができる。したがって、人Ｘへのレーザー光Ｌの照射が抑制され、人Ｘにとってより安全なロボットシステム１となる。特に、本実施形態では、第２領域ＳＣ２は、第１領域ＳＣ１の全周を囲んでいる。そのため、第５アーム２２５がどの方向に移動しても、第１領域ＳＣ１よりも先に第２領域ＳＣ２において人Ｘを検出することができる。
【００５３】
また、前述したように、カメラ３１は、第２領域ＳＣ２がさらに２つ以上のエリア（本実施形態では４つのエリアＡ１〜Ａ４）に別れている。そこで、ロボットアーム制御部５２は、第２領域ＳＣ２内で人Ｘを検出した場合には、エリアＡ１〜Ａ４のうち、人Ｘと重ならないエリア（図８では、エリアＡ３、Ａ４）側にレーザー光Ｌの出射方向が向くように、第５アーム２２５の向きを変化させる。この場合、レーザー光Ｌの出射方向をエリアＡ３、Ａ４に向けてもよいし、エリアＡ３、Ａ４の外側に向けてもよい。これにより、ロボットアーム２２の制御が比較的簡単なものとなると共に、人Ｘへのレーザー光Ｌの照射が抑制され、人Ｘにとってより安全なロボットシステム１となる。なお、第２領域ＳＣ２に含まれる領域の数としては、特に限定されず、１〜３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。
【００５４】
また、図９に示すように、ロボット２の周辺にレーザー光Ｌの少なくとも一部を吸収する吸収部材またはレーザー光Ｌを散乱させる散乱部材からなる部材７を配置し、カメラ３１が人Ｘを検出した場合、ロボットアーム制御部５２は、レーザー光Ｌが部材７の方向を向くように第５アーム２２５の駆動を制御してもよい。これにより、人Ｘへのレーザー光Ｌの照射が抑制され、人Ｘにとってより安全なロボットシステム１となる。なお、レーザー光Ｌを吸収する吸収部材としては、特に限定されないが、例えば、黒色であり、表面に微小な凹凸が形成され、レーザー光Ｌの反射を抑制することができる構造体を用いることができる。また、レーザー光Ｌを散乱させる散乱部材としては、特に限定されないが、例えば、表面に微小な凹凸が形成された反射面を有し、レーザー光Ｌを乱反射させることができる構造体を用いることができる。
【００５５】
以上、第５アーム２２５が位置指令に基づいて矢印Ａ方向に移動している最中における第５アーム２２５の制御方法について説明したが、例えば、三次元計測装置４によって対象物Ｗの三次元計測を行っている最中に、カメラ３１が撮像エリアＳＣ内で人Ｘを検出した場合も同様である。この場合、ロボットアーム制御部５２は、三次元計測装置４に対象物Ｗの三次元計測を停止する指令を送信すると共に、レーザー光Ｌが人Ｘに照射されないように、第５アーム２２５の向きを変更する。これにより、人Ｘへのレーザー光Ｌの照射が抑制され、人Ｘにとってより安全なロボットシステム１となる。なお、停止された対象物Ｗの三次元計測は、人Ｘがいなくなったことを確認した後、初めからやり直すか、中断したところから再開すればよい。
【００５６】
なお、上述の制御方法では、レーザー光Ｌが人Ｘに照射されないように、第５アーム２２５の向きを変更しているが、これに限定されない。例えば、第５アーム２２５の向きはそのままにして、光走査部４５でのレーザー光Ｌの走査方向を変更することにより、レーザー光Ｌの出射方向を変更してもよい。
【００５７】
カメラ３１が撮像エリアＳＣ内で人Ｘを検出した場合、上述したロボットアーム制御部５２の制御と共に、次のような制御を行ってもよい。例えば、カメラ３１が撮像エリアＳＣ内で人Ｘを検出した場合、三次元計測装置４は、カメラ３１が撮像エリアＳＣ内で人Ｘを検出していない場合と比べて、レーザー光Ｌの出力を低下させてもよいし（レーザー光Ｌの出射の停止を含む）、光走査部４５の回動角や周波数を変化させてもよい。これにより、仮に、レーザー光Ｌが人Ｘに照射されても、そのエネルギー量を小さく抑えることができるため、人Ｘにとってより安全なロボットシステム１となる。レーザー光Ｌの出力を低下させる方法としては、特に限定されず、例えば、レーザー光源４２のパワーを下げる方法、レーザー光Ｌの光路上にＮＤフィルター等の減光フィルターを配置する方法、レーザー光Ｌの光路上に絞りを配置して、その絞りを絞る方法等が挙げられる。
【００５８】
以上、ロボットシステム１について説明した。このようなロボットシステム１は、前述したように、ロボットアーム２２を備えるロボット２と、ロボットアーム２２に配置され、レーザー光Ｌを用いて対象物Ｗの三次元計測を行う三次元計測装置４と、ロボットアーム２２に配置され、対象物Ｗを含む検出範囲を撮像した画像に基づいて人を検出する人感センサー３と、ロボット２を制御するロボット制御装置５と、を有する。また、ロボット制御装置５は、人感センサー３から検出範囲内に人がいることを示す信号を受け付ける人検出信号受付部５１と、前記信号に基づいてロボットアーム２２を制御するロボットアーム制御部５２と、を備える。そして、人検出信号受付部５１が人感センサー３から検出範囲内に人Ｘがいることを示す信号を受け付けた場合、ロボットアーム制御部５２は、レーザー光Ｌの出射方向が人Ｘと異なる方向となるようにロボットアーム２２を制御する。これにより、人Ｘへのレーザー光Ｌの照射が抑制され、人Ｘにとってより安全なロボットシステム１となる。
【００５９】
また、前述したように、ロボット制御装置５は、レーザー光Ｌを用いて対象物Ｗの三次元計測を行う三次元計測装置４と、対象物Ｗを含む検出範囲を撮像した画像に基づいて人Ｘを検出する人感センサー３と、を接続する装置であって、人感センサー３から前記検出範囲内に人Ｘがいることを示す信号を受け付ける人検出信号受付部５１と、人感センサー３からの信号に基づいてロボットアーム２２を制御するロボットアーム制御部５２と、を備える。そして、人検出信号受付部５１が人感センサー３から検出範囲内に人Ｘがいることを示す信号を受け付けた場合、ロボットアーム制御部５２は、レーザー光Ｌの出射方向が人Ｘと異なる方向となるようにロボットアーム２２を制御する。これにより、人Ｘへのレーザー光Ｌの照射が抑制され、人Ｘにとってより安全なロボットシステム１となる。
【００６０】
また、前述したように、ロボットアーム制御部５２は、レーザー光Ｌの一部を吸収または散乱させる部材７に向けてレーザー光Ｌが出射されるようにロボットアーム２２を制御する。これにより、人Ｘへのレーザー光Ｌの照射がより確実に抑制され、人Ｘにとってより安全なロボットシステム１となる。
【００６１】
また、前述したように、人感センサー３の検出範囲である撮像エリアＳＣは、照射範囲ＳＬの全域を内包している。これにより、人Ｘにレーザー光が照射される前に、人を検出することができる。そのため、人Ｘへのレーザー光Ｌの照射がより確実に抑制され、人Ｘにとってより安全なロボットシステム１となる。
【００６２】
また、前述したように、検出範囲である撮像エリアＳＣは、２つ以上のエリア（領域）に分割されており、人検出信号受付部５１が人感センサー３から人感センサー３の撮像エリアＳＣ内に人Ｘがいることを示す信号を受け付けた場合、ロボットアーム制御部５２は、人Ｘを検出した領域とは別の領域側に向けてレーザー光Ｌが出射されるようにロボットアーム２２を制御する。これにより、人Ｘへのレーザー光Ｌの照射がより確実に抑制され、人Ｘにとってより安全なロボットシステム１となる。
【００６３】
以上、本発明のロボット制御装置およびロボットシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…ロボットシステム、２…ロボット、２１…ベース、２２…ロボットアーム、２２１…第１アーム、２２２…第２アーム、２２３…第３アーム、２２４…第４アーム、２２５…第５アーム、２２６…第６アーム、２４…エンドエフェクター、２５１…第１駆動装置、２５２…第２駆動装置、２５３…第３駆動装置、２５４…第４駆動装置、２５５…第５駆動装置、２５６…第６駆動装置、３…人感センサー、３１…カメラ、４…三次元計測装置、４１…レーザー光照射部、４２…レーザー光源、４４…光学系、４４１…コリメータレンズ、４４２…ロッドレンズ、４５…光走査部、４５１…可動部、４５２…支持部、４５３…梁部、４５４…ミラー、４５５…永久磁石、４５６…コイル、４５７…ピエゾ抵抗部、４７…撮像部、４７１…カメラ、４７２…撮像素子、４７３…集光レンズ、４８…制御装置、４８２…照射制御部、４８３…光走査制御部、４８４…撮像制御部、４８５…点群データ生成部、５…ロボット制御装置、５１…人検出信号受付部、５２…ロボットアーム制御部、６…ホストコンピューター、６１…算出部、７…部材、Ａ…矢印、Ａ１…エリア、Ａ２…エリア、Ａ３…エリア、Ａ４…エリア、Ｊ…回動軸、Ｌ…レーザー光、Ｏ１…第１軸、Ｏ２…第２軸、Ｏ３…第３軸、Ｏ４…第４軸、Ｏ５…第５軸、Ｏ６…第６軸、Ｐ…投影パターン、Ｐ１…ポジション、Ｐ２…把持ポジション、Ｑ１…加速領域、Ｑ２…減速領域、ＳＣ…撮像エリア、ＳＣ１…第１領域、ＳＣ２…第２領域、ＳＬ…照射範囲、Ｖ１…第１速度、Ｖ２…第２速度、Ｖｍ…最大速度、Ｗ…対象物、Ｘ…人
【図１】
2020001109.tif 000003
【図２】
2020001109.tif 000004
【図３】
2020001109.tif 000005
【図４】
2020001109.tif 000006
【図５】
2020001109.tif 000007
【図６】
2020001109.tif 000008
【図７】
2020001109.tif 000009
【図８】
2020001109.tif 000010
【図９】
2020001109.tif 000011