(57)【要約】【課題】ロボットから所定の距離の範囲内に人がいることが特定されたときにロボットの動作を減速または停止させる制御を行いつつ、作業の生産性を低下させにくいロボットシステムを提供すること。【解決手段】人と協働して動作するロボットと、前記ロボットから所定の距離の領域内にいる人を特定する特定部と、前記特定部により前記領域内に人がいることが特定されたとき、前記ロボットの動作を減速または停止させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記特定部による人の特定結果に基づいて、前記距離を変更することを特徴とするロボットシステム。【選択図】図４
2020189367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人と協働して動作するロボットと、
前記ロボットから所定の距離の領域内にいる人を特定する特定部と、
前記特定部により前記領域内に人がいることが特定されたとき、前記ロボットの動作を減速または停止させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記特定部による人の特定結果に基づいて、前記距離を変更することを特徴とするロボットシステム。
【請求項２】
前記制御部は、前記特定部により特定された人数に基づいて、前記距離を変更する請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項３】
人の個人情報が登録されている登録部を備え、
前記登録部に登録されている人を登録対象者とするとき、前記制御部は、前記特定部により前記領域内にいることが特定された前記登録対象者の人数に基づいて、前記距離を変更する請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項４】
作業の習熟度が第１習熟度である第１の人の個人情報と、作業の習熟度が前記第１習熟度よりも低い第２習熟度である第２の人の個人情報と、が登録されている登録部を備え、
前記登録部に登録されている情報に基づいて、前記第１の人がいることが特定されたとき、前記制御部は、前記距離を第１距離とし、
前記登録部に登録されている情報に基づいて、前記第２の人がいることが特定されたとき、前記制御部は、前記距離を前記第１距離よりも長い第２距離とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項５】
前記特定部により前記領域内に前記第１の人および前記第２の人がいることが特定されたとき、前記制御部は、前記距離を前記第２距離とする請求項４に記載のロボットシステム。
【請求項６】
前記ロボットに作用する力を検出する力センサーを備え、
前記制御部は、前記力センサーにより検出された力が所定値以上であるとき、前記ロボットの動作を減速または停止させる請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項７】
前記制御部は、前記特定結果に基づいて、前記所定値を変更する請求項６に記載のロボットシステム。
【請求項８】
人の視線を検出する視線検出部を備え、
前記制御部は、前記視線検出部により検出された人の視線の向きに基づいて、前記距離を変更する請求項１ないし７のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人協働ロボットは、人と同じ作業空間を共有し、人と協調して作業を行うロボットである。
【０００３】
例えば、特許文献１には、個人情報を保持する第１の保持手段と、作業工程情報を保持する第２の保持手段と、個人を認識するための計測データを取得する計測手段と、計測データと個人情報とに基づいて個人を認識する認識手段と、認識された個人の個人情報と当該個人に対応する作業工程情報とを含む作業情報を管理する管理手段と、作業情報に基づいてロボットを制御する制御手段と、を備える情報処理装置が開示されている。
【０００４】
このうち、個人を認識する認識手段は、計測データに基づいて人物を検出するが、個人情報と合致しない場合には、未確認人物として認識する。そして、未確認人物が認識された場合には、ロボットの駆動速度を減速させる、または駆動を停止させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２３０６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の情報処理装置では、未確認人物を認識しただけで、ロボットの駆動が制限される。このため、不特定多数の人が行き交う環境にロボットを設置した場合、頻繁に駆動が制限されてしまい、ロボットによる作業の生産性が低下するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の適用例に係るロボットシステムは、
人と協働して動作するロボットと、
前記ロボットから所定の距離の領域内にいる人を特定する特定部と、
前記特定部により前記領域内に人がいることが特定されたとき、前記ロボットの動作を減速または停止させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記特定部による人の特定結果に基づいて、前記距離を変更することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係るロボットシステムを示す図である。
【図２】図１に示すロボットシステムの概略図である。
【図３】図１および図２に示すロボットシステムのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図３をより詳細に説明するための機能ブロック図である。
【図５】制御装置によるロボットの制御方法を示すフローチャートである。
【図６】図５に示すロボットの制御方法を説明するための図である。
【図７】図５に示すロボットの制御方法を説明するための図である。
【図８】第２実施形態に係るロボットシステムの概略図である。
【図９】第３実施形態に係るロボットシステムの概略図である。
【図１０】第３実施形態に係るロボットシステムの概略図である。
【図１１】第３実施形態に係るロボットシステムの概略図である。
【図１２】第３実施形態に係るロボットシステムの概略図である。
【図１３】第３実施形態に係るロボットシステムの概略図である。
【図１４】第４実施形態に係るロボットシステムの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のロボットシステムの好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
１．第１実施形態
まず、第１実施形態に係るロボットシステムについて説明する。
図１は、第１実施形態に係るロボットシステムを示す図である。図２は、図１に示すロボットシステムの概略図である。図３は、図１および図２に示すロボットシステムのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図４は、図３をより詳細に説明するための機能ブロック図である。
【００１１】
なお、図１では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。また、本明細書において、「接続」とは、直接的に接続されている場合と、任意の部材を介して間接的に接続されている場合の双方を含む。
【００１２】
１．１  ロボットシステム
図１に示すロボットシステム１００は、例えば作業対象物の保持、搬送および組立て等の作業で用いられる。このロボットシステム１００は、ロボット１と、ロボット１の駆動を制御する制御装置５と、ロボット１に作用する力を検出する力センサー１２０と、ロボット１の周囲を撮像する撮像部３と、を有する。なお、これらの各部は、有線または無線により通信可能とされ、その通信は、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。
【００１３】
１．１．１  ロボット
図１および図２に示すように、ロボット１は、いわゆる６軸の垂直多関節ロボットであり、基台１１０と、基台１１０に接続されたロボットアーム１０と、を有する。
【００１４】
基台１１０は、ロボット１を任意の設置箇所に取り付ける部分である。本実施形態では、基台１１０は、例えば図２に示すＸ−Ｙ平面で構成された設置箇所７０上に設置されている。なお、基台１１０の設置箇所７０は、床等に限定されず、例えば、壁、天井、移動可能な台車上等であってもよい。また、ロボット１と設置箇所７０との間には、力センサー１２０が配置され、ロボット１に作用する力を検出可能になっている。
【００１５】
図１および図２に示すように、ロボットアーム１０は、アーム１１、アーム１２、アーム１３、アーム１４、アーム１５、およびアーム１６を有する。これらアーム１１〜１６は、基端側、すなわち基台１１０側から、先端側、すなわち基台１１０とは反対側、に向かってこの順に連結されている。各アーム１１〜１６は、隣り合うアームまたは基台１１０に対して回動可能になっている。例えば、アーム１６は、図１に示すように円盤状をなし、アーム１５に対して回動可能になっている。
【００１６】
このようなロボットアーム１０の先端には、図１に示すように、作業対象物を把持する把持ハンド１７が接続されている。なお、把持ハンド１７は、交換可能であり、把持ハンド１７に代えて、吸着ハンド、磁気ハンド、ねじ止めツール、係合ツール等が用いられてもよい。
【００１７】
図４に示すように、ロボット１は、一方のアームを他方のアームまたは基台１１０に対して回動させる図示しないモーターと、図示しない減速機と、を備える駆動部１３０を有する。モーターとしては、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターを用いることができる。減速機としては、例えば、遊星ギア型の減速機、波動歯車装置等を用いることができる。また、ロボット１は、モーターまたは減速機の回転軸の回転角度を検出する位置センサー１４０を有する。位置センサー１４０には、例えばロータリーエンコーダー等を用いることができる。また、駆動部１３０および位置センサー１４０は、例えば基台１１０および各アーム１１〜１６に設けられており、本実施形態では、ロボット１は、６つの駆動部１３０および６つの位置センサー１４０を有している。また、各駆動部１３０は、例えばロボット１に内蔵された図示しないモータードライバーを介して制御装置５に電気的に接続されている。さらに、各位置センサー１４０も、図４では図示していないが、制御装置５に電気的に接続されている。
ロボット１には、この他に任意の部材、機器等が設けられていてもよい。
【００１８】
１．１．２  制御装置
図４に示すように、制御装置５は、ロボット１の駆動を制御する機能を有し、ロボット１に対して通信可能に接続されている。なお、制御装置５とロボット１との間は、有線で接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよい。また、制御装置５には、例えばモニター等を備える表示装置４０１（表示部）と、例えばキーボード、タッチパネル等を備える入力装置４０２と、が接続されている。
【００１９】
図４に示すように、制御装置５は、制御部５１と、記憶部５２と、外部入出力部５３と、ロボット１の周囲にいる人を特定する特定部５４と、人の個人情報を登録する登録部５５と、を含む。制御装置５の各構成要素は、種々のバスを介して相互に通信可能に接続されている。
【００２０】
制御部５１は、記憶部５２に記憶された各種プログラム等を実行する。これにより、ロボット１の駆動の制御や各種演算および判断等の処理を実現できる。本実施形態に係る制御部５１は、特定部５４により、ロボット１から所定の距離の範囲内に人がいることが特定されたとき、ロボット１の動作を減速または停止させる。ロボット１の動作を減速させるとは、ロボットアーム１０や把持ハンド１７の駆動速度を小さくすることをいう。これにより、ロボット１が人や物に衝突するのを防止したり、衝突したとしても衝撃を緩和したりすることができる。また、制御部５１は、力センサー１２０からの出力により、ロボット１の動作を減速または停止させる機能も有する。これにより、ロボット１が人や物に衝突したときでも、衝撃を緩和することができる。
【００２１】
記憶部５２には、制御部５１により実行可能な各種プログラムが保存されている。また、記憶部５２には、外部入出力部５３で受け付けた各種データの保存が可能である。
外部入出力部５３は、外部インターフェースを備え、ロボット１、表示装置４０１および入力装置４０２との接続のために用いられる。
【００２２】
特定部５４は、ロボット１から所定の距離の範囲内にいる人を特定する。人を特定するとは、人として認識し、かつその位置を計測することをいう。特定部５４が人を特定する方法は、特に限定されないが、本実施形態では、撮像部３による撮像結果を利用することができる。具体的には、撮像結果に対し、画像処理を施して被写体の輪郭を抽出し、例えばテンプレートマッチングによって人か否かを検出する。また、撮像部３の撮像結果を利用する方法以外には、例えば、距離センサーを利用する方法、温度分布を計測する方法、音声の録音結果を利用する方法、動きの特徴を検出する方法等が挙げられる。
【００２３】
そして、特定部５４による特定結果、すなわち、ロボット１から所定の距離の範囲内に人がいるか否かという情報、および、人がいる場合にはその位置に関する情報は、制御部５１に出力される。
【００２４】
制御部５１は、特定部５４による人の特定結果に基づき、前述したように、ロボット１の動作を減速または停止させるとともに、そのように駆動を制限する条件として、ロボット１から所定の距離の領域内に人が特定されたか否かという情報を用いる。すなわち、ロボット１から所定の距離の範囲内に人がいることが特定部５４によって特定された場合、その特定結果に基づいて、制御部５１がロボット１の駆動を制限する。このように、制御部５１は、ロボット１が衝突するおそれがある範囲を、ロボット１からの距離に基づいて規定している。
【００２５】
その上で、制御部５１は、特定部５４による人の特定結果に基づいて、この距離を変更する機能を有している。これにより、人の特定結果に応じて、ロボット１の近くで作業等を行う人が、ロボット１に接近可能な距離を異ならせることができる。その結果、人ごとに異なる作業の習熟度、資格の有無等に応じて、ロボット１のより近くで作業を行うことが許容されるため、作業の効率を高めることができる。その結果、所定の距離の範囲内に人がいることが特定されたときにロボット１の駆動を制限するという制御により、安全性を維持しつつ、ロボット１による作業の生産性を高めることができる。
【００２６】
登録部５５は、人の個人情報を登録している。個人情報とは、例えば、個人を識別する識別情報、個人の属性を示す属性情報等が挙げられる。このうち、識別情報としては、例えば、名前、識別番号、顔画像、身長、声、動き方、利き手等が挙げられる。また、属性情報としては、例えば、作業の習熟度、資格、作業履歴、作業動作軌跡等が挙げられる。
【００２７】
このような各部の機能を実現するための制御装置５のハードウェア構成は、特に限定されないが、例えば、図３に示すように、ロボット１と通信可能に接続されたコントローラー６１と、コントローラー６１に通信可能に接続されたコンピューター６２と、を含んで構成されている。
【００２８】
このうち、図３に示すプロセッサーとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等が挙げられる。
【００２９】
また、図３に示すメモリーとしては、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリーや、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー等が挙げられる。なお、メモリーは、非着脱式に限らず、着脱式の外部記憶装置を有する構成であってもよい。
【００３０】
さらに、図３に示す外部インターフェースとしては、各種の通信用コネクターが挙げられる。一例として、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクター、ＲＳ−２３２Ｃコネクター、有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ等が挙げられる。
【００３１】
なお、制御部５１、特定部５４および登録部５５のうちの少なくとも２つは、ハードウェア構成において１つの素子に集約されていてもよい。
【００３２】
また、制御装置５には、前述した構成に加えて、さらに他の構成が付加されていてもよい。また、記憶部５２に保存されている各種プログラムやデータ等は、予め記憶部５２に記憶されたものであってもよいし、例えばＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に格納され、この記録媒体から提供されたものでもよいし、ネットワーク等を介して提供されたものであってもよい。
【００３３】
１．１．３  力センサー
図１に示す力センサー１２０は、ロボット１の基台１１０の内部に設けられている。これにより、把持ハンド１７やロボットアーム１０に作用する力を検出することができる。
【００３４】
このような力センサー１２０としては、６軸力覚センサーや３軸力覚センサーのような力覚センサーが好ましく用いられる。力覚センサーでは、力を精度よく検出することができる。また、力の大きさおよび向きを検出することもできるので、例えば、把持ハンド１７やロボットアーム１０に対してどのような方向で力が作用しているのかを把握することが可能になる。力センサー１２０は、検出した力を電気信号に変換し、その電気信号を制御装置５へと出力する。
【００３５】
また、制御装置５が備える制御部５１は、力センサー１２０からの出力に基づいて、ロボット１の動作を減速または停止させる。これにより、把持ハンド１７やロボットアーム１０が例えば障害物等に衝突した場合でも、衝撃を最小限に留めることができる。
【００３６】
１．１．４  撮像部
図１および図２に示す撮像部３は、設置箇所７０上に位置し、ロボット１の周囲を撮像できるように設置されている。
【００３７】
撮像部３は、図示はしないが、例えば、複数の画素を有するＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーで構成された撮像素子と、レンズを含む光学系と、を有する。この撮像部３は、撮像対象等からの光をレンズによって撮像素子の受光面で結像させ、光を電気信号に変換し、その電気信号を制御装置５へと出力する。なお、撮像部３は、撮像機能を有する構成であれば、前述の構成に限定されず他の構成であってもよい。
【００３８】
なお、撮像部３の位置は、図示の位置に限定されない。例えば、撮像部３は、ロボット１が設置されている部屋の天井または壁に設置されていてもよい。なお、撮像部３の位置によっては、人の顔を撮影することが難しい場合もあるが、その場合には、人にヘルメットを被らせ、そのヘルメットの上面に識別マーク、例えば二次元バーコード等を貼り付けておくようにしてもよい。
【００３９】
また、撮像部３は、必要に応じて設けられればよく、人を検出可能な他の機器で代替されてもよい。人を検出可能な機器としては、例えば、光、赤外線、電波、超音波等を送信するデバイスを人に持たせている場合、それら電波等が送信される方向とデバイスまでの距離とを求めることができる機器が挙げられる。
【００４０】
１．１．５  表示装置および入力装置
図４に示す表示装置４０１は、モニターを備えており、各種画面等を表示する機能を有する。したがって、作業者は、表示装置４０１を介してロボット１の駆動状態等を確認することができる。
【００４１】
入力装置４０２は、例えばキーボード等を備えている。したがって、作業者は、入力装置４０２を操作することで、制御装置５に対して各種処理等の指示を行うことができる。なお、図示はしないが、入力装置４０２は、例えばティーチングペンダント等を備えていてもよい。
【００４２】
また、表示装置４０１および入力装置４０２の代わりに、表示装置４０１および入力装置４０２の機能を兼ね備えた表示入力装置を用いてもよい。表示入力装置としては、例えばタッチパネルディスプレイ等を用いることができる。また、ロボットシステム１００は、表示装置４０１および入力装置４０２をそれぞれ１つ有していてもよいし、複数有していてもよい。
【００４３】
１．２  ロボットの制御方法
次に、第１実施形態に係るロボットの制御方法について説明する。
図５は、制御装置５によるロボット１の制御方法を示すフローチャートである。図６および図７は、それぞれ図５に示すロボット１の制御方法を説明するための図である。
【００４４】
まず、図５に示すステップＳ０１として、撮像部３により、図６および図７に示すロボット１の周囲に設定された撮像範囲３０を撮像する。撮像範囲３０は、例えば撮像部３の光学系によって決まる。取得した画像は、特定部５４に出力する。
【００４５】
次に、図５に示すステップＳ０２として、図６および図７に示す撮像範囲３０に人９がいるかどうか、特定部５４により検出する。なお、この段階では、仮に人９を撮像範囲３０に検出した場合でも、検出した人９と登録部５５のデータベースに登録されている個人情報とを照合することまでは必要なく、少なくとも不特定の人９を検出するだけでよい。したがって、例えば、撮像部３により取得した画像において被写体の輪郭をトレースし、トレースした形状が人型であれば、人９を検出したものとすることができる。そして、撮像範囲３０内に人９がいることが検出された場合、次のステップＳ０３に移行する。一方、撮像範囲３０内にいる人９を検出することができなかった場合、ステップＳ０１に戻る。
【００４６】
次に、図５に示すステップＳ０３として、取得した画像に基づいて、特定部５４により、顔認証を行うことができるか否かを判断する。顔認証とは、取得した画像における顔の特徴を登録部５５のデータベースに登録されている顔画像と照合することをいう。したがって、本工程では、例えば画像の画質、写っている人の大きさ、顔の角度等に基づいて、顔認証を行うことが可能かどうかを判断する。そして、顔認証を行うことが可能であれば、次のステップＳ０４に移行する。一方、顔認証を行うことができないのであれば、ロボット１の動作を開始することなく、フローを終了させる。顔認証を行うことができない例には、手や足等、顔以外の一部しか写っていない場合も含む。このような顔認証により、データベースに登録されている人のみが、ロボット１に近づいて協働作業を行うことが担保される。その結果、特に安全性の高いロボットシステム１００を実現することができる。
【００４７】
次に、図５に示すステップＳ０４として、取得した画像に基づいて、特定部５４により、顔認証を行う。なお、顔認証では、登録部５５のデータベースに登録されている顔画像と照合して、一人の個人を特定することが好ましいが、複数の候補を挙げるに留まってもよい。
【００４８】
次に、図５に示すステップＳ０５として、前述した顔認証の結果、および、その他の要素から、データベースに登録されている個人を特定する。前述した顔認証の結果、取得した画像に写っている人を１人に絞り込むことができていれば、その人が本工程で特定されるべき人となる。なお、前述した顔認証の結果、複数の候補が挙げられている場合には、その他の要素、例えば画像において人が身に着けている特定の模様、人が行う特定のジェスチャー、人の身長等の副次的な要素に基づいて、最終的に１人を特定するようにしてもよい。
【００４９】
なお、顔認証の対象となった人が、データベースに登録されていない場合には、未登録者という扱いにすればよい。
【００５０】
また、顔認証は必ずしも必須ではなく、その他の要素のみで個人を特定するようにしてもよい。
【００５１】
次に、図５に示すステップＳ０６として、特定部５４による人の特定結果に基づいて、制御部５１は、まず、ロボット１の動作パターンを決定する。動作パターンとは、特定された人に許可される動作内容のことをいう。すなわち、ロボット１の動作内容は、後述するロボット１から人９までの距離に応じて制限されるが、本工程で決定する動作パターンは、この距離による制限をかける前の動作内容に相当する。したがって、かかる動作パターンは、特定された人の個人情報に基づいて決められるものであり、あらかじめ登録部５５のデータベースに保存しておけばよい。
【００５２】
動作パターンの具体例としては、特定された人が後述する所定領域１０００に侵入したとき、許容されるロボット１の駆動速度、ロボット１に触れたときに駆動を継続可能とする力のしきい値、等のパラメーターが挙げられる。そして、特定された人が、例えばロボット１を用いた作業の責任者という立場である場合には、許容されるロボット１の駆動速度を大きくしたり、駆動を継続可能になる力のしきい値を大きくしたりすることができる。一方、未登録者の場合には、これらの駆動速度やしきい値を最小に設定しておけばよい。
【００５３】
次に、図５に示すステップＳ０７として、図６および図７に示すように、制御部５１により、ロボット１から人９までの距離Ｌ９を算出する。距離Ｌ９は、例えば画像上において床と人９の足との位置関係を抽出し、画像上におけるロボット１と足との離間距離から求めることができる。
【００５４】
次に、図５に示すステップＳ０８として、制御部５１により、ロボット１の駆動を制限する距離Ｌ１を、人９の特定結果に基づいて標準距離Ｌ０から変更する必要があるか否かを判断する。具体的には、図６および図７に示すように、人９が侵入したときにロボット１の駆動を制限する領域を領域１０００とし、ロボット１から領域１０００の外縁までの距離を距離Ｌ１とする。前述したように、本実施形態に係る制御部５１は、領域１０００に人が侵入したとき、ロボット１の動作を減速または停止させる。したがって、距離Ｌ１は、人９がロボット１に近づくとき、ロボット１の駆動を制限するタイミングを左右することになる。
【００５５】
そして、本実施形態では、人９の特定結果に基づいて、制御部５１により、距離Ｌ１を標準距離Ｌ０から変更する必要があるか否かを判断し、変更する必要があるときには、次のステップＳ０９に移行する。ステップＳ０９は、次の例のように行う。
【００５６】
具体的には、特定された人９が、例えば作業の未経験者であった場合には、距離Ｌ１を変更しない。そして、図６は、距離Ｌ１が、ロボット１から人９までの距離Ｌ９より大きい例である。これにより、図６では、人９が領域１０００の内側に位置しているため、ロボット１の駆動が制限されることになる。その結果、作業の未経験者のように、作業への習熟度が低い人がロボット１に近づきすぎてしまい、領域１０００に侵入してしまっても、ロボット１が衝突するのを防止したり、衝撃を緩和したりすることができる。
【００５７】
一方、特定された人９が、例えば前述した責任者のような立場の人であった場合には、距離Ｌ１を標準距離Ｌ０から小さくすればよい。図７は、距離Ｌ１が、図６に示す距離Ｌ１よりも小さくなる様子を図示したものである。このような距離Ｌ１の変更の結果、図７では、変更後の距離Ｌ１が、ロボット１から人９までの距離Ｌ９より小さくなっている。これにより、領域１０００がより狭くなるため、図７に示すように、人９が領域１０００の外に位置することになり、ロボット１に近づいた状態でも、ロボット１の駆動が制限されない。これにより、責任者のような立場の人９であれば、ロボット１の近くにいる状態でも、ロボット１に効率よく作業を行わせることができる。
【００５８】
なお、距離Ｌ１は、例えば登録部５５のデータベースに登録しておけばよい。以下の表１は、登録部５５のデータベースに登録される距離Ｌ１やその他のデータの一例を示す表である。
【００５９】
【表１】
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【００６０】
なお、表１の駆動速度は、最高速度に対する比率である。
表１において、氏名Ａの人は、ベテランの作業者であり、教育等を十分に受けた人に相当する。また、氏名Ｂの人は、作業の習熟度が氏名Ａの人より劣る人であり、教育等は受けたが、経験がまだ少ない人に相当する。さらに、氏名Ｃの人は、作業の習熟度が氏名Ｂの人より劣る人であり、教育等を受けていない、いわゆる未経験者に相当する。
【００６１】
氏名Ａ〜Ｃのうち、氏名Ａの人は、距離Ｌ１が最も小さく、かつ、領域１０００に侵入したとしても駆動速度の減少幅が最も小さい。氏名Ｃの人は、距離Ｌ１が最も大きく、かつ、領域１０００に侵入したときの駆動速度の減少幅が最も大きい。氏名Ｂの人は、距離Ｌ１が氏名Ａの人と氏名Ｃの人との中間であり、かつ、領域１０００に侵入したときの駆動速度の減少幅も同様である。
【００６２】
なお、ステップＳ０８において、当初設定していた距離Ｌ１を変更する必要がなければ、変更しなくてもよい。その場合、ステップＳ０９を省略し、ステップＳ１０に移行すればよい。また、初回のステップＳ０８における距離Ｌ１は標準距離Ｌ０とすればよい。この標準距離Ｌ０は、前述した未登録者に設定すべき距離であり、人９の特定結果を問わず、実質的に設定可能な最大距離とすればよい。
【００６３】
ステップＳ０９の次にはステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、変更後の距離Ｌ１の領域１０００に人９がいるか否かを判断する。つまり、変更後の距離Ｌ１が、ロボット１から人９までの距離Ｌ９以上であるか否かを判断する。そして、図６の状態、すなわち領域１０００に人９がいる場合には、ステップＳ１１に移行する。一方、図７の状態、すなわち領域１０００に人９がいない場合には、ステップＳ１２に移行する。
【００６４】
次に、図５に示すステップＳ１１として、決定済みの動作パターンに対し、さらに制限をかけた動作内容を決定する。すなわち、本ステップＳ１１では、変更後の距離Ｌ１よりもロボット１に近い位置に人９がいる状態であるため、それに応じて、ロボット１の駆動をさらに制限する必要がある。
【００６５】
一方、図５に示すステップＳ１２では、決定済みの動作パターンをそのままロボット１の動作内容として決定する。すなわち、本ステップＳ１２では、変更後の距離Ｌ１よりもロボット１から遠い位置に人９がいる状態であるため、ロボット１の駆動に制限を追加する必要はない。
【００６６】
次に、図５に示すステップＳ１３として、決定した動作内容で、制御部５１によりロボット１を動作させる。
【００６７】
次に、図５に示すステップＳ１４として、ロボット１の動作を終了するか否かを判断する。そして、ロボット１の動作を終了するときには、フローを終了する。一方、ロボット１の動作を継続するときには、フローをステップＳ０１に戻す。
【００６８】
以上のように、第１実施形態に係るロボットシステム１００は、人と協働して動作するロボット１と、ロボット１から所定の距離Ｌ１の領域１０００内にいる人９を特定する特定部５４と、特定部５４により領域１０００内に人９がいることが特定されたとき、ロボット１の動作を減速または停止させる制御部５１と、を備えている。そして、制御部５１は、特定部５４による人９の特定結果に基づいて、距離Ｌ１を変更するように構成されている。
【００６９】
このようなロボットシステム１００では、ロボット１に対して人９が近づいたときに、ロボット１の駆動を一律に制限するのではなく、人９の特定結果に基づいて駆動を制限する距離Ｌ１を変更するように構成されている。このため、例えば作業の習熟度が高い人が近づいた場合には、距離Ｌ１を小さくすることによって、習熟度が高い人がロボット１に近づいた状態でも、ロボット１の駆動が制限されない。これにより、ロボット１に効率よく作業を行わせることができる。すなわち、本実施形態によれば、ロボット１から所定の距離の領域１０００内に人９がいることが特定されたときに、ロボット１の動作を減速または停止させる制御を行いつつ、作業の生産性を低下させにくいロボットシステム１００を実現することができる。
【００７０】
２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係るロボットシステムについて説明する。
図８は、第２実施形態に係るロボットシステムの概略図である。
【００７１】
以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図８において、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。
第２実施形態は、制御部５１による制御が異なる以外、第１実施形態と同様である。
【００７２】
前述した第１実施形態では、ロボット１の周囲に領域１０００を設定し、この領域１０００に人９が侵入したとき、ロボット１の駆動を制限する。これに対し、本実施形態では、ロボット１の駆動を制限する領域１０００を、２段階に分けている。つまり、領域１０００の内側に、別の領域２０００を設定している。そして、人９が領域２０００に侵入したときには、ロボット１の駆動をより厳しく制限するように構成されている。
【００７３】
図８は、図６に示す領域１０００の内側に、ロボット１の駆動をより厳しく制限する領域２０００を設定した例である。ロボット１から領域２０００の外縁までの距離を距離Ｌ２とすると、距離Ｌ２は距離Ｌ１より小さい。そして、領域２０００に人９が侵入したときには、領域１０００に人９が侵入したときに比べて、許容されるロボット１の駆動速度、ロボット１に触れたときに駆動を継続可能とする力のしきい値、等のパラメーターが、より厳しくなるように設定する。
【００７４】
なお、距離Ｌ１、Ｌ２は、例えば登録部５５のデータベースに登録しておけばよい。以下の表２は、登録部５５のデータベースに登録される距離Ｌ１、Ｌ２やその他のデータの一例を示す表である。
【００７５】
【表２】
2020189367.tif 000004
【００７６】
なお、表２の記載は、前述した表１の記載にならっている。
氏名Ａ〜Ｃのうち、氏名Ａの人は、距離Ｌ２が最も小さく、かつ、領域２０００に侵入したとしても駆動速度の減少幅が最も小さい。氏名Ｃの人は、距離Ｌ２が最も大きく、かつ、領域２０００に侵入したときにはロボット１を停止させる。氏名Ｂの人は、距離Ｌ２が氏名Ａの人と氏名Ｃの人との中間であり、かつ、領域２０００に侵入したときの駆動速度の減少幅も同様である。
【００７７】
このような領域２０００を設定することにより、例えば、人９が、ロボット１のロボットアーム１０を直接触って、ロボット１の動作を教示する作業、いわゆるダイレクトティーチを行いやすくなる。ダイレクトティーチでは、人９がロボットアーム１０を持って目的とする方向に誘導する作業が求められる。このため、人９がロボット１の近くに位置し、かつ、ロボット１に力を加えることが許容される必要がある。つまり、前述した距離Ｌ２は、ロボット１に接触して作業を行うことを可能にする足元の最短距離、つまり、基台１１０と人９の足との最短距離ということになる。なお、距離Ｌ１、Ｌ２の定義は、上記に限定されない。
【００７８】
かかる観点から、本実施形態に係る制御部５１は、領域２０００を設定し、その領域２０００に人９が侵入しても、低速ながらロボット１の駆動が継続するように、ロボット１を制御する。また、制御部５１は、ロボット１に作用した力を力センサー１２０が検出した場合でも、所定の大きさの荷重までは許容するように、ロボット１を制御する。このような制御を行うことで、ダイレクトティーチを効率よく行うことができるので、より作業の生産性が高いロボットシステム１００を実現することができる。
【００７９】
換言すれば、本実施形態に係るロボットシステム１００は、ロボット１に作用する力を検出する力センサー１２０を備え、制御部５１は、力センサー１２０により検出された力が所定値以上、つまり、表２に示す許容荷重以上であるとき、ロボット１の動作を減速または停止させるように駆動を制限する。
【００８０】
これにより、例えばダイレクトティーチ等の作業を行う場合でも、安全性を確保することができる。
【００８１】
また、制御部５１は、特定部５４による人９の特定結果に基づいて、前述した所定値、すなわち表２に示す許容荷重のような、ロボット１の駆動を制限する力のしきい値を変更する機能を有していてもよい。このような機能を有することにより、例えば表２に示す氏名Ａの人のように、作業の習熟度が高い人が作業するときには、ロボット１の駆動が制限される条件を緩和することができる。これにより、ロボット１の安全性を確保しつつ、作業の効率をより高めることができる。
以上のような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００８２】
３．第３実施形態
次に、第３実施形態に係るロボットシステムについて説明する。
図９ないし図１３は、それぞれ第３実施形態に係るロボットシステムの概略図である。
【００８３】
以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図９ないし図１３において、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。
第３実施形態は、制御部５１による制御が異なる以外、第１実施形態と同様である。
【００８４】
図９は、撮像範囲３０の内側に、人９Ａおよび人９Ｂという２人がいる例である。一方、図１０は、撮像範囲３０の内側に、人９Ａ、人９Ｂおよび人９Ｃという３人がいる例である。なお、図９および図１０に示す人９Ａ、９Ｂ、９Ｃは、いずれも特定部５４によって特定されている。また、説明の便宜のため、人９Ａ、９Ｂ、９Ｃは、表２の氏名Ａ、Ｂ、Ｃに対応した属性を有している、つまり、個人情報が登録部５５のデータベースに登録されているものとする。つまり、人９Ａは、表２の氏名Ａの人であり、人９Ｂは、表２の氏名Ｂの人であり、人９Ｃは、表２の氏名Ｃの人である。
【００８５】
このような複数の人がロボット１の周囲にいる場合、ロボット１と人とがより接触しやすくなる。そこで、制御部５１によってロボット１の駆動を制限する場合には、制御部５１は、特定部５４により特定された人数に基づいて、前述した距離Ｌ１を変更するように構成されていてもよい。
【００８６】
具体的には、図９に示すように撮像範囲３０に２人がいる場合と、図１０に示すように撮像範囲３０に３人がいる場合と、を比較すると、図１０に示す状況の方が、ロボット１と人との接触が起こる確率が高くなると考えられる。そこで、図１０では、図９に比べて、距離Ｌ１が長くなるように設定されている。これにより、ロボット１の周囲に複数の人がいる場合でも、安全性を確保することができる。
【００８７】
また、図１１は、図９に示す領域１０００の内側に、人９Ｃが追加されている状態を示す図である。
【００８８】
このような状況において、ロボットシステム１００が、人の個人情報が登録されている登録部５５を備え、登録部５５に登録されている人を登録対象者とするとき、制御部５１は、特定部５４によって領域１０００内にいることが特定されている登録対象者の人数に基づいて、距離Ｌ１を変更するように構成されていてもよい。
【００８９】
具体的には、図９では、領域１０００内に人がいないのに対し、図１１では、人９Ａと同様の位置に人９Ｃが追加されている。このような状況では、図９に示す領域１０００の外側ではあるものの、登録対象者の人数が増えているので、確率的には、ロボット１と人との接触が起こりやすくなると考えられる。そこで、図１１では、図９に比べて、距離Ｌ１が長くなるように設定される。これにより、ロボット１の周囲に複数の人がいる場合でも、より安全性を確保することができる。
【００９０】
なお、以下の表３は、撮像範囲３０に複数人がいることが特定されることを想定したときの、登録部５５のデータベースに登録されるデータの一例である。ここでは、距離Ｌ１、Ｌ２やその他のデータの一例を示している。
【００９１】
【表３】
2020189367.tif 000005
【００９２】
なお、表３の記載は、前述した表１の記載にならっている。表３のようにして、複数の人を登録する場合には、複数の人が同時に特定された場合も踏まえておくのが好ましい。また、その際には、一人目と二人目で、駆動の制限の内容を異ならせるようにしてもよい。
【００９３】
また、以下の表４は、撮像範囲３０に複数人がいることが特定され、かつ、その特定された人に作業の責任者である人と責任者でない人とが含まれていた場合を想定したときの、登録部５５のデータベースに登録されるデータの一例である。ここでは、距離Ｌ１、Ｌ２やその他のデータの一例を示している。
【００９４】
【表４】
2020189367.tif 000006
【００９５】
なお、表４の記載は、前述した表１の記載にならっている。表４のようにして、責任者の有無で、駆動の制限の内容を異ならせるようにしてもよい。
【００９６】
また、図１２および図１３は、それぞれ、撮像範囲３０の内側に、作業の習熟度が互いに異なる人がいる例である。
【００９７】
図１２では、撮像範囲３０の内側に、人９Ａがいる。一方、図１３では、撮像範囲３０の内側に、人９Ｃがいる。図１２および図１３に示すロボットシステム１００では、それぞれ、作業の習熟度が第１習熟度である人９Ａ（第１の人）の個人情報と、作業の習熟度が第１習熟度より低い第２習熟度である人９Ｃ（第２の人）の個人情報と、が登録されている登録部５５を備えている。
【００９８】
このとき、制御部５１は、登録部５５に登録されている情報に基づいて、人９Ａがいることが特定部５４により特定されたときには、ロボット１から領域１０００の外縁までの距離を第１距離ＬＬ１とする。一方、制御部５１は、登録部５５に登録されている情報に基づいて、人９Ｃがいることが特定部５４により特定されたときには、ロボット１から領域１０００の外縁までの距離を、第１距離ＬＬ１よりも長い第２距離ＬＬ２とする。
【００９９】
このような制御を行うことにより、作業の習熟度が相対的に高い人９Ａは、ロボット１に近づいた状態でも、ロボット１の駆動が制限されにくい。これにより、人９Ａが近くにいる状態でも、ロボット１に効率よく作業を行わせることができる。
【０１００】
なお、図１１に示すように、作業の習熟度が第１習熟度である人９Ａ（第１の人）および作業の習熟度が第２習熟度である人９Ｃ（第２の人）の双方がいることが特定されたときには、制御部５１は、ロボット１から領域１０００の外縁までの距離を第２距離ＬＬ２とすることが好ましい。つまり、習熟度が互いに異なる人９Ａ、９Ｃが、同時に撮像範囲３０の内側にいるときには、習熟度が低い人９Ｃに合わせて、ロボット１から領域１０００の外縁までの距離を設定することが好ましい。
【０１０１】
これにより、人９Ａ、９Ｃの双方にとって安全性の高いロボットシステム１００を実現することができる。
【０１０２】
４．第４実施形態
次に、第４実施形態に係るロボットシステムについて説明する。
図１４は、第４実施形態に係るロボットシステムの機能ブロック図である。
【０１０３】
以下、第４実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１４において、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。
第４実施形態は、制御装置５の構成が異なる以外、第１実施形態と同様である。
【０１０４】
図１４に示す制御装置５は、特定部５４と接続されている視線検出部５６を有している。この視線検出部５６は、撮像部３により撮像された画像において、人の視線の方向を検出する機能を有する。そして、検出した視線の情報は、特定部５４を介して制御部５１に出力する。
【０１０５】
制御部５１は、視線検出部５６により検出された人の視線の向きに基づいて、ロボット１と領域１０００の外縁までの距離Ｌ１を変更する。このような制御を行う理由は、人の視線の向きが、その人の注意が向いている方向と合致していることにある。つまり、視線がロボット１を向いている場合、その人の注意がロボット１に向いていることになり、視線がロボット１を向いていない場合には、その人の注意もロボット１を向いていないことになる。そして、視線がロボット１を向いている場合には、ロボット１と領域１０００の外縁までの距離Ｌ１を小さくしたとしても、ロボット１と人との接触を避けやすい。これにより、視線がロボット１を向いている人は、ロボット１のより近くで作業を行うことが許容されるので、作業の効率を高めることができる。その結果、ロボット１の安全性を確保しつつ、生産性を高めることができる。
【０１０６】
なお、視線検出には、公知の視線検出技術を用いることができる。具体的には、撮像部３により撮像された画像において、人の目の動かない部分である基準点と、動く部分である動点と、を見つけ、基準点に対する動点の位置に基づいて視線を検出することができる。基準点には、例えば目頭、角膜等を用いることができる。また、動点には、虹彩、瞳孔等を用いることができる。
【０１０７】
以上、本発明の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、ロボットシステムの前記実施形態には、それぞれ他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１…ロボット、３…撮像部、５…制御装置、９…人、９Ａ…人、９Ｂ…人、９Ｃ…人、１０…ロボットアーム、１１…アーム、１２…アーム、１３…アーム、１４…アーム、１５…アーム、１６…アーム、１７…把持ハンド、３０…撮像範囲、５１…制御部、５２…記憶部、５３…外部入出力部、５４…特定部、５５…登録部、５６…視線検出部、６１…コントローラー、６２…コンピューター、７０…設置箇所、１００…ロボットシステム、１１０…基台、１２０…力センサー、１３０…駆動部、１４０…位置センサー、４０１…表示装置、４０２…入力装置、１０００…領域、２０００…領域、Ｌ０…標準距離、Ｌ１…距離、Ｌ２…距離、Ｌ９…距離、ＬＬ１…第１距離、ＬＬ２…第２距離、Ｓ０１…ステップ、Ｓ０２…ステップ、Ｓ０３…ステップ、Ｓ０４…ステップ、Ｓ０５…ステップ、Ｓ０６…ステップ、Ｓ０７…ステップ、Ｓ０８…ステップ、Ｓ０９…ステップ、Ｓ１０…ステップ、Ｓ１１…ステップ、Ｓ１２…ステップ、Ｓ１３…ステップ、Ｓ１４…ステップ
【図１】
2020189367.tif 000007
【図２】
2020189367.tif 000008
【図３】
2020189367.tif 000009
【図４】
2020189367.tif 000010
【図５】
2020189367.tif 000011
【図６】
2020189367.tif 000012
【図７】
2020189367.tif 000013
【図８】
2020189367.tif 000014
【図９】
2020189367.tif 000015
【図１０】
2020189367.tif 000016
【図１１】
2020189367.tif 000017
【図１２】
2020189367.tif 000018
【図１３】
2020189367.tif 000019
【図１４】
2020189367.tif 000020