(57)【要約】【課題】より安全性を向上したロボットシステムを提供する。【解決手段】アクチュエータ１１により駆動される作業用アーム４を有するロボット３と、アクチュエータ１１の動作時負荷を検知する動作時負荷検知手段５と、ロボット３の周囲に所定の範囲の領域１０を設定する領域設定手段６と、ロボット３以外の移動体９の位置を検知する移動体検知手段７と、移動体９の位置が領域１０内であることが検知された場合に異常判定する異常判定手段８と、を備え、領域設定手段６が、アクチュエータ１１の動作時負荷に応じて、領域１０の範囲を変化させる、ロボットシステム２。【選択図】図１
2014176933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータにより駆動される作業用アームを有するロボットと、
前記アクチュエータの動作時負荷を検知する動作時負荷検知手段と、
前記ロボットの周囲に所定の範囲の領域を設定する領域設定手段と、
前記ロボット以外の移動体の位置を検知する移動体検知手段と、
前記移動体の位置が前記領域内であることが検知された場合に異常判定する異常判定手段と、を備え、
前記領域設定手段が、前記アクチュエータの動作時負荷に応じて、前記領域の範囲を変化させる、ロボットシステム。
【請求項２】
前記ロボットは、前記作業用アームを支持する基台と、前記基台を移動させる移動機構とを有している、請求項１記載のロボットシステム。
【請求項３】
前記異常判定手段による前記異常判定に伴う処理が、前記ロボットの動作停止、警報の発信、前記ロボットの動作速度の低減、及び、前記アクチュエータの動作時負荷の低減のうち少なくともいずれか一の制御を含む、請求項１又は２に記載のロボットシステム。
【請求項４】
前記ロボットは、動作プログラミングされることにより複数種の作業内容を実行可能であり、
前記動作プログラムは前記ロボットの動作速度を規定する情報を含んでいる、請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項５】
前記ロボットは、動作プログラミングされることにより複数種の作業内容を実行可能であり、
前記異常判定手段は、前記移動体の位置が前記領域内であることが検知された時に前記ロボットが実行中の作業内容に応じて、異なる異常判定を行う、請求項１から請求項４に記載のロボットシステム。
【請求項６】
前記動作時負荷検知手段が、前記作業用アームの先端部の負荷のＸＹＺ座標系におけるＸ方向成分、Ｙ方向成分、及び、Ｚ方向成分のうち少なくともいずれか一の成分を検知するものであり、
前記領域設定手段が、前記動作時負荷検知手段によって検知された前記Ｘ方向成分、前記Ｙ方向成分、及び、前記Ｚ方向成分のうち少なくともいずれか一の成分に応じて前記領域の範囲を設定する、請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項７】
前記移動体検知手段が、レーザ測距装置、撮像装置、又は、前記移動体に配設されたＩＣタグからデータを読み取るデータ受信装置である、請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項８】
前記領域設定手段は、前記ロボットの周囲に複数の異なる領域を設定し、
前記異常判定手段は、それぞれの前記領域ごとに異なる異常判定を行う、請求項１から請求項７のうちいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項９】
前記異常判定手段は、前記移動体の位置が前記領域内にないことが検知された場合に、前記異常判定を解除する、請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項１０】
前記動作時負荷検知手段は、前記アクチュエータの駆動電流値、及び、
前記ロボットの姿勢データ、
のうち少なくともいずれか一方に基づき、前記動作時負荷を推定することにより前記動作時負荷を検知する、請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項１１】
前記動作時負荷検知手段は、前記ロボットに入力される動作指令の内容に基づき、前記動作時負荷を推定することにより前記動作時負荷を検知する、請求項１から請求項１０のうちいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項１２】
アクチュエータにより駆動される作業用アームを有するロボットの前記アクチュエータの動作時負荷、を検知する動作時負荷検知ステップと、
前記ロボットの周囲に所定の範囲の領域を設定する領域設定ステップと、
前記ロボット以外の移動体の位置を検知する移動体検知ステップと、
前記移動体の位置が前記領域内であることが検知された場合に異常判定する異常判定ステップと、を有し、
前記領域設定ステップが、前記アクチュエータの動作時負荷に応じて、前記領域の範囲を変化させる、ロボットシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ロボットシステム、及び、ロボットシステムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、動作可能な作業用アームを有するロボットが提案されている。通常、作業用アームの周囲には安全柵を設けて作業用アームの動作領域と人とを仕切るようにしているが、作業対象物の補充などのために人が安全柵内に入る場合がある。また近年、作業用アームと人とが仕切られていない空間で両者が作業するケースも増えている。このようなロボットにおいては、作業用アームの動作領域に人などが侵入して、ロボットと人とが干渉してしまうリスクを回避するために、安全対策が図られている。例えば、人に取り付けた発信機と、この発信機に対応し装置に取り付けた受信機と、この受信機の出力信号を演算処理して装置に対する人の位置を検出する位置検出手段を備えたマン・マシン作業システムが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載されたマン・マシン作業システムにおいては、位置検出手段によって、装置に対する人の位置関係が検出され、当該位置関係により人の動作領域が設定される。
【０００４】
また、産業用ロボットの動作領域内の人間の存在を検出する人間検出装置を備えたロボットシステムも提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００５】
特許文献２に記載されたロボットシステムは、ロボット制御装置への電流量を調整する機能を有する給電調整装置を備え、電流量の切り替えを、人間検出装置からの出力信号により給電調整器が行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２１９８７０号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６７５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ロボット本体の動作時負荷や作業用アームの動作時負荷は常時一定ではなく、ロボット本体の作業中に刻々と変化する。そして、ロボット本体の動作時負荷や作業用アームの動作時負荷によって、人に対する危険性（リスク）が変化する。したがって、装置に対する位置関係によって人の動作領域を画一的に設定するだけでは、十分な安全対策とはいえない場合がある。逆に、ロボット本体の動作時負荷によっては、安全対策が過剰となり、ロボット本体の作業効率が低下してしまう場合がある。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、より安全性を向上したロボットシステム、及び、ロボットシステムの制御方法を提供することを例示的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
例示的側面としてのロボットシステムは、アクチュエータにより駆動される作業用アームを有するロボットと、アクチュエータの動作時負荷を検知する動作時負荷検知手段と、ロボットの周囲に所定の範囲の領域を設定する領域設定手段と、ロボット以外の移動体の位置を検知する移動体検知手段と、移動体の位置が領域内であることが検知された場合に異常判定する異常判定手段と、を備え、領域設定手段が、アクチュエータの動作時負荷に応じて、領域の範囲を変化させる。
【００１０】
ロボットは、作業用アームを支持する基台と、基台を移動させる移動機構とを有していてもよい。
【００１１】
異常判定手段による異常判定に伴う処理が、ロボットの動作停止、警報の発信、ロボットの動作速度の低減、及び、アクチュエータの動作時負荷の低減のうち少なくともいずれか一の制御を含んでもよい。
【００１２】
ロボットは、動作プログラミングされることにより複数種の作業内容を実行可能であり、動作プログラムはロボットの動作速度を規定する情報を含んでいてもよい。
【００１３】
ロボットは、動作プログラミングされることにより複数種の作業内容を実行可能であり、異常判定手段は、移動体の位置が領域内であることが検知された時にロボットが実行中の作業内容に応じて、異なる異常判定を行ってもよい。
【００１４】
動作時負荷検知手段が、作業用アームの先端部の負荷のＸＹＺ座標系におけるＸ方向成分、Ｙ方向成分、及び、Ｚ方向成分のうち少なくともいずれか一の成分を検知するものであり、領域設定手段が、動作時負荷検知手段によって検知されたＸ方向成分、Ｙ方向成分、及び、Ｚ方向成分のうち少なくともいずれか一の成分に応じて領域の範囲を設定してもよい。
【００１５】
移動体検知手段が、レーザ測距装置、撮像装置、又は、移動体に配設されたＩＣタグからデータを読み取るデータ受信装置であってもよい。
【００１６】
領域設定手段は、ロボットの周囲に複数の異なる領域を設定し、異常判定手段は、それぞれの領域ごとに異なる異常判定を行ってもよい。
【００１７】
異常判定手段は、移動体の位置が領域内にないことが検知された場合に、異常判定を解除してもよい。
【００１８】
動作時負荷検知手段は、アクチュエータの駆動電流値、及び、ロボットの姿勢データ、のうち少なくともいずれか一方に基づき、動作時負荷を推定することにより動作時負荷を検知してもよい。また、動作時負荷検知手段は、ロボットに入力される動作指令の内容に基づき、動作時負荷を推定することにより動作時負荷を検知してもよい。
【００１９】
他の例示的側面としてのロボットシステムの制御方法は、アクチュエータにより駆動される作業用アームを有するロボットのアクチュエータの動作時負荷、を検知する動作時負荷検知ステップと、ロボットの周囲に所定の範囲の領域を設定する領域設定ステップと、ロボット以外の移動体の位置を検知する移動体検知ステップと、移動体の位置が領域内であることが検知された場合に異常判定する異常判定ステップと、を有し、領域設定ステップが、アクチュエータの動作時負荷に応じて、領域の範囲を変化させる。
【００２０】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施の形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００２１】
より安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１に係るロボットシステムの動作を説明するための模式図である。
【図２】アクチュエータの動作時負荷が、図１に示す状態に比して大きい場合の例を示す模式図である。
【図３】アクチュエータの動作時負荷が、図１に示す状態に比して小さい場合の例を示す模式図である。
【図４】実施の形態１に係るロボットシステムにおける、領域の範囲を変化させる手順、及び異常判定の手順を説明するフローチャートである。
【図５】変形例１に係るロボットシステムの動作を説明するための模式図である。
【図６】変形例２に係るロボットシステムにおける、領域の範囲を変化させる手順、及び異常判定の手順を説明するフローチャートである。
【図７】変形例３に係るロボットシステムにおける、領域の範囲を変化させる手順、及び異常判定の手順を説明するフローチャートである。
【実施するための形態】
【００２３】
［実施の形態１］
以下、実施の形態１に係るロボットシステムについて、図面を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係るロボットシステムの動作を説明するための模式図である。図２は、アクチュエータの動作時負荷が、図１に示す状態に比して大きい場合の例を示す模式図である。図３は、アクチュエータの動作時負荷が、図１に示す状態に比して小さい場合の例を示す模式図である。ここで、図１は、作業用アーム４の先端のハンドが、物品１２ａを把持した状態を示す。図２は、作業用アーム４の先端のハンドが、図１に示す物品１２ａよりも大きな物品１２ｂを把持した状態を示す。図３は、作業用アーム４の先端のハンドが、何も把持していない状態を示す。したがって、図２に示す状態においては、アクチュエータの動作時負荷が、図１に示す状態に比して大きくなり、図３に示す状態においては、アクチュエータの動作時負荷が、図１に示す状態に比して小さくなっている。このように、作業用アーム４が行う作業に伴って先端のハンドで把持する物品が様々に変化する場合には、アクチュエータの動作時負荷が様々に変化する。なお、図１、図２及び図３は、アクチュエータの動作時負荷の大きさを説明するための一例であり、アクチュエータの動作時負荷は、図１に示すような物品１２ａの把持によってのみ変化するものではない。
【００２４】
図１に示すように、ロボットシステム２は、ロボット３と、動作時負荷検知手段５と、領域設定手段６と、移動体検知手段７と、異常判定手段８と、動作制御手段１３と、を備える。ロボット３は、アクチュエータ１１により駆動される作業用アーム４を有する。作業用アーム４は、アクチュエータ１１により駆動されて、伸縮、屈伸、旋回などの動作を実行できる。ロボット３は、このような作業用アーム４を１台以上有している。動作時負荷検知手段５は、アクチュエータ１１の動作時負荷を検知するものである。アクチュエータ１１の動作時負荷とは、アクチュエータ１１の発生させたエネルギーを消費する負荷のことをいい、例えば、アクチュエータ１１の動作時負荷として、静的負荷、抵抗負荷、慣性負荷などを挙げることができる。作業用アーム４の先端のハンドが、物品１２ａを把持する際に要する力は、静的負荷である。作業用アーム４を駆動する際、また、作業用アーム４の姿勢を維持する際に要する力は、抵抗負荷である。作業用アーム４を駆動時の加減速に伴って生じる慣性力に抗する力は、慣性負荷である。領域設定手段６は、ロボット３の周囲に所定の範囲の領域１０を設定する。領域１０は、作業用アーム４を中心とした所定半径の円領域であってもよい。移動体検知手段７は、ロボット３以外の移動体９の位置を検知する。ロボット３以外の移動体９とは、例えば、人間、ハンドリフト、搬送台車の他、ロボット３以外の自走可能なロボットなどを挙げることができる。特に、人間、及び人力走行の移動体であることが好ましい。異常判定手段８は、移動体９の位置が領域１０内であることが検知された場合に異常判定する。
【００２５】
動作制御手段１３は、ロボット３や作業用アーム４の動作を制御するものである。後述する動作プログラムに従って作業用アーム４のアクチュエータへ動作指令を出力する一方、アクチュエータの位置情報などを監視し、作業用アーム４が動作指令に沿った動作をするよう制御する。また異常定手段８の異常判定に伴って、作業用アーム４の動作速度を変更したり、停止させたりする。
【００２６】
その他にも、ロボットシステム２は動作プログラムや制御に必要なパラメータを記憶する記憶部を有するが図では省略している。
【００２７】
そして、ロボットシステム２では、領域設定手段６が、アクチュエータ１１の動作時負荷に応じて、領域１０の範囲を変化させる。このようなロボットシステム２は、安全性を高レベルで実現することができる。即ち、図２に示すように、アクチュエータ１１の動作時負荷が大きい場合には、異常判定される領域１０の範囲が、図２に示す領域１０ａのように広くなり、図３に示すように、アクチュエータ１１の動作時負荷が小さい場合には、異常判定される領域１０の範囲が、図３に示す領域１０ｂのように狭くなる。このように、ロボットシステム２は、移動体９が侵入することにより異常判定する領域１０を可変的に設定することができる。したがって、ロボット３の作業に応じて、移動体９が、最小の安全距離を確保することができ、ロボット３が占有するスペースを縮小できる。また移動体９が領域１０内に存在しない場合にはロボット３は異常判定されることなく動作することができるため、ロボット３の生産性及び稼働率の低下を防止できる。
【００２８】
図１に示すロボットシステム２においては、床面、天井、壁面などに設置された、多関節の作業用アーム４を有するロボット３を備えた場合の例を示す。ロボット３は、アクチュエータ１１により駆動される作業用アーム４を有するものであれば、このようなロボット３に限定されることはない。例えば、図示は省略するが、ロボットは、作業用アームを支持する基台と、この基台を移動させる移動機構とを有するものであってもよい。
【００２９】
図１に示すロボットシステム２において、動作時負荷検知手段５は、ロボット３内に配設されている。このような動作時負荷検知手段５としては、例えば、ロードセルのような、荷重や力を電気信号に変換するセンサーを挙げることができる。また、図示は省略するが、動作時負荷検知手段は、アクチュエータの駆動電流値、及び、ロボットの姿勢データ、のうち少なくともいずれか一方に基づき、動作時負荷を推定することにより動作時負荷を検知するものであってもよい。例えば、動作時負荷検知手段が、アクチュエータの駆動電流値を測定する駆動電流値測定部と、アクチュエータの負荷電流値特性を予め記憶した負荷データ記憶部と、負荷電流値特性と駆動電流値とからアクチュエータの動作時負荷を推定して検知する動作時負荷推定検知部とを有して構成されていてもよい。動作時負荷推定検知部は、負荷データ記憶部から負荷電流値特性を読み出し、駆動電流値測定部にて測定された駆動電流値と、負荷電流値特性とを対比して現在のアクチュエータの動作時負荷を推定して検知する。以上のように、動作時負荷検知手段は、アクチュエータの動作時負荷を直接検知するものでなくともよい。
【００３０】
移動体検知手段７は、ロボット３の周囲の、ロボット３以外の移動体９の位置を検知する。検知対象の移動体９が、床面上を移動するものの場合には、図１に示すように、レーザ測距装置などの移動体検知手段７を、床面から所定の高さに設置し、当該所定の高さにおける移動体９の位置を検知してもよい。移動体検知手段７は、レーザ測距装置に限定されることはなく、例えば、撮像装置であったり、移動体９に配設されたＩＣタグからデータを読み取るデータ受信装置であったりしてもよい。
【００３１】
領域設定手段６は、予め、アクチュエータ１１の動作時負荷と、領域１０の範囲とを対応付けたデータである相関データが格納された記憶部を有していてもよい。領域設定手段６は、このような記憶部から上記のような相関データを読み出し、この相関データから、動作時負荷検知手段５によって検知された動作時負荷に適合した領域１０の範囲を設定することができる。
【００３２】
異常判定手段８は、領域設定手段６によって設定された領域１０の範囲と、移動体検知手段７によって検知された移動体９の位置とに基づき、異常状態であるか否かを判定する。即ち、移動体９の位置が領域１０内であることが検知された場合には、異常判定がされる。例えば、異常判定がされると、移動体９とロボット３との間に、適切な距離が確保されていないことがある。異常判定がされた場合、動作制御手段１３は、所定の処理を行う。この所定の処理には、ロボット３の動作停止、警報の発信、及び、ロボット３の動作速度の低減、及びアクチュエータ１１の動作時負荷の低減のうち少なくともいずれか一の制御を含んでいてもよい。ロボット３の動作停止により、移動体９側からロボット３へ干渉することがなければ、移動体９とロボット３との接触が生じえず、移動体９の安全性を確保することができる。警報の発信により、移動体９、及び移動体９の周囲の他の作業者に、ロボット３に対して移動体９が近づきすぎていることを警告することができる。これにより、移動体９とロボット３との干渉を防ぐことができる。また、ロボット３の動作速度の低減により、移動体９とロボット３とが干渉した場合でも、その干渉が移動体９に与える影響を低減することができる。また、ロボット３の動作速度の低減により、移動体９の退避行動も行い易くなる。また、アクチュエータ１１の動作時負荷の低減により、移動体９と作業用アーム４とが干渉した場合の危険性を低減することができる。
【００３３】
上記のようなロボットシステム２による、領域の範囲を変化させる手順、及び異常判定の手順を、フローチャートに示した。図４は、実施の形態１に係るロボットシステムにおける、領域の範囲を変化させる手順、及び異常判定の手順を説明するフローチャートである。ロボットシステムは、まず、ステップＳ１において、アクチュエータの動作時負荷を検知する。このアクチュエータの動作時負荷の検知は、ロボットの周囲に最初に設定される領域を設定するためのものである。動作時負荷の検知は、動作時負荷検知手段によって行われる。動作時負荷検知手段としては、例えば、ロードセルのようなセンサーを挙げることができる。また、アクチュエータの駆動電流値、及び、ロボットの姿勢データ、のうち少なくともいずれか一方に基づき、動作時負荷を推定することにより動作時負荷を検知してもよい。
【００３４】
次に、ステップＳ２において、検知したアクチュエータの動作時負荷に基づき、ロボットの周囲に領域を設定する。領域の設定は、領域設定手段によって行われる。この領域は、アクチュエータの動作時負荷に変更があった場合には、後述する、ステップＳ７、Ｓ８において、適宜、アクチュエータの動作時負荷に応じて変化する。領域の範囲は、アクチュエータの動作時負荷が大きい場合はより広く、アクチュエータの動作時負荷が小さい場合はより狭く、設定される。領域設定手段が、アクチュエータの動作時負荷と、領域の範囲とを対応付けた相関データが格納された記憶部を有している場合には、記憶部から上記相関データを読み出し、動作時負荷検知手段によって検知された動作時負荷に適合した領域の範囲を設定することが好ましい。
【００３５】
次に、ステップＳ３において、移動体の位置を検知する。移動体の位置の検知は、移動体検知手段によって行われる。移動体検知手段としては、レーザ測距装置、撮像装置、移動体に配設されたＩＣタグからデータを読み取るデータ受信装置などを挙げることができる。
【００３６】
次に、ステップＳ４において、移動体の位置が、領域内であるか否かの判定を行う。移動体の位置が領域内である場合には、ステップＳ５に進み、異常判定がされる。即ち、移動体の位置が、領域内である場合には、アクチュエータの動作時負荷に対して、移動体が十分な距離を確保できていないものとして、異常判定がされる。異常判定がされた場合には、ロボット、及び移動体のうちの少なくとも一方に、適切な指示が与えられ、ロボット及び移動体の安全性を確保することが好ましい。移動体の位置が、領域内でない場合には、異常判定がされず、この時点では、ロボットの動作、及び移動体の作業に制限は課せられない。
【００３７】
上記のように、移動体の位置が、領域内でない場合には、ステップＳ６に進み、アクチュエータの動作時負荷を再度検知する。即ち、アクチュエータの動作時負荷は常時一定ではなく、ロボットの作業中に刻々と変化することがあるため、ステップＳ４にて、異常判定がされない場合には、再度、アクチュエータの動作時負荷を検知する。次に、ステップＳ７において、アクチュエータの動作時負荷に変化があるか否かを確認する。そして、アクチュエータの動作時負荷に変化がある場合には、ステップＳ８に進み、アクチュエータの動作時負荷に応じて、領域の範囲を変化させる。また、アクチュエータの動作時負荷を継続的に検知し、リアルタイムのアクチュエータの動作時負荷に応じて、領域の範囲を変化させてもよい。即ち、説明の便宜上、ステップＳ３の移動体の位置の検知、及び、ステップＳ４の移動体の位置が、領域内であるか否かの判定が終了した後に、ステップＳ６のアクチュエータの動作時負荷を再度検知することについて説明したが、ステップＳ３の移動体の位置の検知、及び、ステップＳ４の移動体の位置が、領域内であるか否かの判定と並行して、アクチュエータの動作時負荷を継続的に検知してもよい。そして、適宜、アクチュエータの動作時負荷の変化に合わせて、領域の範囲を変化させてもよい。
【００３８】
また、ステップＳ７にて、アクチュエータの動作時負荷に変化がない場合には、ステップＳ３に戻り、移動体の位置を再度検知する。即ち、先に説明したステップＳ４にて異常判定がされなかった場合でも、移動体が更に移動し、その位置が変化することがある。このため、ステップＳ７において、動作時負荷の変化がない場合でも、移動体の位置を再度検知する。また、ステップＳ８にて、領域の範囲を変化させた場合も同様に、ステップＳ３に戻り、移動体の位置を再度検知する。そして、この移動体の位置の検知結果に基づき、ステップＳ４において、移動体の位置が、領域内であるか否かの判定を再度行う。また、アクチュエータの動作時負荷の検知と同様に、移動体の位置についても継続的に検知してもよい。即ち、リアルタイムの移動体の位置を把握し、リアルタイムの移動体の位置が、リアルタイムのアクチュエータの動作時負荷に応じて変更された領域内であるか否かの判定を行ってもよい。
【００３９】
例えば、従来のロボットシステムにおいては、ロボットに対する位置関係によって人の動作領域を画一的に設定しているため、アクチュエータの動作時負荷に応じた危険性（リスク）が考慮されていなかった。これまでに説明したロボットシステムは、アクチュエータの動作時負荷に応じて領域の範囲を変化させることができる。このため、例えば、移動体が同じ位置に常時存在していたとしても、アクチュエータの動作時負荷に対して、十分な安全距離が確保されなくなった場合には、異常判定がされることがある。したがって、ロボットの作業に応じて、移動体が、最小の安全距離を確保することができ、ロボットが占有するスペースを縮小できる。また、移動体が領域内に存在しない場合であれば、ロボットは本来の速度で動作することができるため、タクトタイムが短縮でき、ロボットの生産性及び稼働率が向上する。
【００４０】
［変形例１］
図５は、変形例１に係るロボットシステムの動作を説明するための模式図である。図５に示すように、ロボットシステム２ａは、ロボット３と、動作時負荷検知手段５と、領域設定手段６と、移動体検知手段７ａと、異常判定手段８と、動作制御手段１３と、を備える。ロボットシステム２ａにおいては、移動体検知手段７ａが、ロボット３の周囲の天井に設置された移動体感知センサーである。この移動体感知センサーは、ロボット３からの距離が異なる位置に、所定間隔で複数個設置されている。このような複数個の移動体感知センサーによって、ロボット３以外の移動体９の位置を検知することができる。図５においては、移動体感知センサーが、ロボット３の周囲の天井に、等間隔で３個設置された場合の例を示す。移動体感知センサーとしては、外線、超音波、可視光などを利用した公知のセンサーを用いることができる。変形例１に係るロボットシステム２ａのその他の構成については、実施の形態１に係るロボットシステムと同様であるので、説明を省略する。
【００４１】
［変形例２］
図６は、変形例２に係るロボットシステムにおける、領域の範囲を変化させる手順、及び異常判定の手順を説明するフローチャートである。図６に示すように、変形例２に係るロボットシステムにおいては、まず、ステップＳ９において、作業用アームの動作時負荷を検知する。次に、ステップＳ１０において、検知した作業用アームの動作時負荷に基づき、ロボットの周囲に領域を設定する。次に、ステップＳ１１において、移動体の位置を検知する。次に、ステップＳ１２において、移動体の位置が、領域内であるか否かの判定を行う。移動体の位置が領域内である場合には、ステップＳ１６に進み、異常判定がされる。変形例２に係るロボットシステムにおいては、ステップＳ１６において、異常判定がされた後、再度、ステップＳ１７において、移動体の位置を検知し、ステップＳ１８において、移動体の位置が、領域内であるか否かの判定を行う。そして、移動体の位置が領域内であることが検知された場合には、ステップＳ１６に戻り、異常判定が維持される。また、移動体の位置が領域内ないことが検知された場合には、ステップＳ１９に進み、異常判定を解除する。このように、ステップＳ１６において異常判定がされた後も、移動体の位置を検知し、移動体の退避行動等により、領域内に移動体が確認されない場合には、移動体の安全性が確保されたものとし、異常判定を解除する。これにより、ロボットの生産性及び稼働率が向上する。「異常判定を解除する」とは、異常判定後のロボットの動作速度よりも高い動作速度で動作することをいう。異常判定を解除する際には、ロボットが異常判定直前での動作速度で動作するよう再設定することが望ましい。また、ステップＳ１２において、移動体の位置が、領域内でないと判定された場合には、実施の形態１に係るロボットシステムと同様の手順で、これ以降のステップが進行する。即ち、ステップＳ１３において、作業用アームの動作時負荷を再度検知し、ステップＳ１４において、作業用アームの動作時負荷に変化があるか否かの判定を行う。作業用アームの動作時負荷に変化がある場合には、ステップＳ１５に進み、作業用アームの動作時負荷に応じて、領域の範囲を変化させる。そして、ステップＳ１１に戻り、移動体の位置を再度検知する。また、ステップＳ１４にて、作業用アームの動作時負荷に変化がない場合には、ステップＳ１１に戻り、移動体の位置を再度検知する。
【００４２】
［変形例３］
図７は、変形例３に係るロボットシステムにおける、領域の範囲を変化させる手順、及び異常判定の手順を説明するフローチャートである。図７においては、移動体の位置が、領域内であるか否かの判定が行われた後であって、異常判定ステップ（ステップＳ２０）以降のフローチャートを示す。ステップ２０までのフローチャートは、実施の形態１に係るロボットシステムの場合と同様であり、図７では記載を省略している。図７に示すように、変形例３に係るロボットシステムにおいては、ステップＳ２０において異常判定がされた場合、ステップＳ２１において、特定の制御を行う。この特定の制御とは、ロボットの動作停止、警報の発信、ロボットの動作速度の低減、及び、アクチュエータの動作時負荷の低減のうち少なくともいずれか一の制御である。変形例３に係るロボットシステムでは、ステップＳ２１の後、ステップＳ２２において、アクチュエータの動作時負荷を再度検知する。次に、ステップＳ２３において、再度検知された動作時負荷に応じて、領域の範囲を変化させる。領域の範囲を変化させた後、ステップＳ２４において、再度、移動体の位置を検知し、ステップＳ２５において、移動体の位置が、領域内であるか否かの判定を行う。アクチュエータの動作時負荷の低減などの制御により、変化後の領域の範囲は、異常判定がされた時点の範囲よりも狭くなっていることがある。移動体の位置が、変化後の領域の範囲内にないことが検知された場合には、ステップＳ２６に進み、異常判定を解除する。また、移動体の位置が、変化後の領域内であることが検知された場合には、ステップＳ２０に戻り、異常判定が維持される。これにより、ロボットの生産性及び稼働率が向上する。特に、変形例３に係るロボットシステムにおいては、安全対策が過剰となり、ロボットの作業効率が低下することを防ぐことができる。
【００４３】
［その他の変形例］
ロボットは、予め動作プログラミングされることにより複数種の作業内容を実行可能であり、動作プログラムはロボットの動作速度を規定する情報を含んでいてもよい。このようなロボットの動作速度を規定する情報を含むことにより、柔軟性に富むロボットの動作を実現することができる。即ち、移動体の位置に応じて、ロボットの動作速度を規定することが可能となり、安全性と作業性とをより高レベルで実現することができる。
【００４４】
また、動作プログラムはロボットの動作速度を規定する情報を含んでおり、異常判定手段は、移動体の位置が領域内であることが検知された時にロボットが実行中の作業内容に応じて、異なる異常判定を行い、異常判定の種類により、異常判定後の処理が異なるようにしてもよい。例えば、ロボットが実行中の作業内容が、移動体に対する安全性が高いものである場合には、異常判定の際にロボットの動作を一部継続するものとし、ロボットが実行中の作業内容が、移動体に対する安全性が低いものである場合には、異常判定の際にロボットの動作を完全に停止するものとしてもよい。ロボットの動作を一部継続するものとしては、警報の発信や、ロボットの動作速度の低減などの制御を含む処理を挙げることができる。ロボットの動作を完全に停止する非常停止などは、状態を復帰して、動作を再開するまでに時間を要することがある。このため、実行中の作業内容に応じて、異常判定後に、適宜、十分な安全性が確保可能な異なる処理を行うことで、安全性と作業性とをより高レベルで実現することができる。
【００４５】
動作時負荷検知手段が、作業用アームの先端部の負荷のＸＹＺ座標系におけるＸ方向成分、Ｙ方向成分、及び、Ｚ方向成分のうち少なくともいずれか一の成分を検知するものであり、領域設定手段が、動作時負荷検知手段によって検知されたＸ方向成分、Ｙ方向成分、及び、Ｚ方向成分のうち少なくともいずれか一の成分に応じて領域の範囲を設定してもよい。作業用アームの動作による危険性は、アクチュエータの動作時負荷の絶対値が同じであっても、動作の方向によって異なることがある。例えば作業用アームが移動体から遠ざかる方向に動作している場合は、作業用アームが移動体に向かって動作している場合に比べて、危険性は小さくなる。上記のように、作業用アームの先端部の負荷を、ＸＹＺ座標系に成分分解し、領域の範囲を設定することにより、ロボットの動作内容に応じた適切な安全対策を行うことができる。
【００４６】
領域設定手段は、ロボットの周囲に複数の異なる領域を設定し、異常判定手段は、それぞれの領域ごとに異なる異常判定を行ってもよい。例えば、ロボットの周囲において、移動体の出入りが頻繁にある領域と、移動体の出入りがあまりない領域とで、異常判定時の処理を異なるようにしてもよい。また、領域の境界からロボットまでの距離が相互に異なる複数の領域（例えば、複数の入れ子状の領域）を設定し、ロボットまでの距離が近づくにつれて、アクチュエータの動作時負荷により厳しい制限が課せられるような異常判定を行ってもよい。これにより、ロボットの周囲の状況に適した安全対策を個別に行うことができる。
【００４７】
［実施の形態２］
以下、実施の形態２に係るロボットシステムの制御方法について説明する。実施の形態２に係るロボットシステムの制御方法は、図１に示す実施の形態１に係るロボットシステム２を制御する方法である。ロボットシステムの制御方法は、動作時負荷検知ステップと、領域設定ステップと、移動体検知ステップと、異常判定ステップとを有する。動作時負荷検知ステップは、図１に示すような、ロボット３の作業用アーム４を駆動させるアクチュエータ１１の動作時負荷を検知するステップである。領域設定ステップは、ロボット３の周囲に所定の範囲の領域１０を設定するステップである。移動体検知ステップは、ロボット３以外の移動体９の位置を検知するステップである。異常判定ステップは、移動体９の位置が領域１０内であることが検知された場合に異常判定するステップである。そして、領域設定ステップが、アクチュエータ１１の動作時負荷に応じて、領域１０の範囲を変化させる。
【００４８】
ここで、図４に示すフローチャートに基づいて、実施の形態２に係るロボットシステムの制御方法における制御の流れを、ステップ順に説明する。まず、ステップＳ１において、アクチュエータの動作時負荷を検知する。次に、ステップＳ２において、ロボットの周囲に領域を設定する。次に、ステップＳ３において、ロボット以外の移動体の位置を検知する。次に、ステップＳ４において、移動体の位置が、領域内であるか否かの判定を行う。移動体の位置が領域内である場合には、ステップＳ５に進み、異常判定がされる。また、移動体の位置が、領域内でない場合には、ステップＳ６に進み、アクチュエータの動作時負荷を再度検知する。次に、ステップＳ７において、アクチュエータの動作時負荷に変化があるか否かの判定を行う。アクチュエータの動作時負荷に変化がある場合には、ステップＳ８に進み、アクチュエータの動作時負荷に応じて、領域の範囲を変化させる。また、アクチュエータの動作時負荷の変化がない場合には、ステップＳ３に戻り、移動体の位置を再度検知する。また、ステップＳ８において、領域の範囲を変化させた場合も、ステップＳ３に戻り、移動体の位置を再度検知する。但し、ステップＳ８を経由した場合には、ステップＳ３の次に行われるステップＳ４において、ステップＳ８で変更された領域の範囲を元に、移動体の位置が、領域内であるか否かの判定を行う。このようなロボットシステムの制御方法によれば、安全性を高レベルで実現することができる。また、ロボットの作業に応じて、移動体が、最小の安全距離を確保することができ、ロボットが占有するスペースを縮小できる。更に、移動体が領域内に存在しない場合であれば、ロボットは本来の速度で動作することができるため、タクトタイムが短縮でき、ロボットの生産性及び稼働率が向上する。
【００４９】
また、ロボットシステムの制御方法は、変形例１から変形例３に係るロボットシステム、及びその他の変形例に係るロボットシステムにて説明したロボットシステムを制御する方法であってもよい。即ち、これまでに説明した各変形例のロボットシステムの構成に合わせて、動作時負荷検知ステップ、領域設定ステップ、移動体検知ステップ、及び異常判定ステップを適宜変形してもよい。
【００５０】
以上、実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００５１】
２，２ａ：ロボットシステム
３：ロボット
４：作業用アーム
５：動作時負荷検知手段
６：領域設定手段
７，７ａ：移動体検知手段
８：異常判定手段
９：移動体
１０，１０ａ，１０ｂ：領域
１１：アクチュエータ
１２ａ，１２ｂ：物品
１３：動作制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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