(57)【要約】  駆動制御装置（１００）は、複数の動作領域のうち、少なくとも一の動作領域を有効化して、有効化した動作領域内でロボット（３０）が動作するようにロボット（３０）の動作を制限する。さらに、駆動制御装置（１００）は、動作領域１および動作領域２といった複数の動作領域が有効化された場合、動作領域１および動作領域２のいずれかの動作領域の範囲内にロボット（３０）が含まれると予測するとサーボアンプ（６１）への電力供給を遮断しない一方で、動作領域１および動作領域２のいずれの動作領域の範囲内にもロボット（３０）が含まれないと予測するとサーボアンプ（６１）への電力供給を遮断する。
2017060989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動制御装置による駆動装置の制御によって動作する可動装置の動作制御装置であって、
前記可動装置が動作可能な複数の動作領域の中から少なくとも一の動作領域を有効化する有効化部と、
前記有効化部によって有効化された動作領域である有効化領域の範囲内で前記可動装置が動作するように前記可動装置の動作を制限する動作制御部とを備え、
前記動作制御部は、前記有効化部によって複数の動作領域に含まれる第１動作領域および第２動作領域が有効化された場合、前記第１動作領域および前記第２動作領域のいずれかの動作領域の範囲内に前記可動装置が含まれると予測すると前記駆動装置への電力供給を遮断しない一方で、前記第１動作領域および前記第２動作領域のいずれの動作領域の範囲内にも前記可動装置が含まれないと予測すると前記駆動装置への電力供給を遮断する、動作制御装置。
【請求項２】
前記第１動作領域と前記第２動作領域とは一部の領域が重複し、
前記第１動作領域および前記第２動作領域の少なくとも一方が前記有効化領域である場合、前記第１動作領域と前記第２動作領域とが重複する領域も前記有効化領域となる、請求項１に記載の動作制御装置。
【請求項３】
前記動作制御部は、前記駆動装置への電力供給を遮断した場合に惰性で進行することによって前記可動装置が前記有効化領域の範囲外になると予測すると、前記駆動装置への電力供給を遮断する、請求項１または２に記載の動作制御装置。
【請求項４】
前記有効化領域の範囲内で所定の警報領域を設定する警報領域設定部をさらに備え、
前記動作制御部は、前記可動装置が前記警報領域の範囲外になる場合に、前記駆動制御装置に停止信号を出力することによって前記駆動制御装置に前記駆動装置を制御させて前記可動装置を停止させる、請求項１〜３のいずれかに記載の動作制御装置。
【請求項５】
前記有効化領域への外部からの進入を検出するように構成された進入検出部をさらに備え、
前記動作制御部は、前記進入検出部によって前記進入が検出された場合、前記駆動装置への電力供給を遮断する、請求項１〜４のいずれかに記載の動作制御装置。
【請求項６】
前記進入検出部は、
前記第１動作領域と前記第２動作領域との境界部分に設けられ、
前記第１動作領域および前記第２動作領域が前記有効化領域であれば、前記進入を検出しない、請求項５に記載の動作制御装置。
【請求項７】
複数の動作領域に対応付けられた複数の前記進入検出部を備え、
複数の前記進入検出部のうち、前記有効化領域への外部からの進入の検出を有効化する前記進入検出部と、前記有効化領域への外部からの進入の検出を無効化する前記進入検出部とを設定する検出有効化設定部をさらに備える、請求項５または６に記載の動作制御装置。
【請求項８】
複数のスイッチのそれぞれに対応付けられた複数の動作領域を有効化する領域有効化設定部をさらに備える、請求項１〜７のいずれかに記載の動作制御装置。
【請求項９】
前記可動装置による進入が禁止される禁止領域を設定する禁止領域設定部をさらに備え、
前記動作制御部は、前記駆動装置への電力供給を遮断した場合に惰性で進行することによって前記可動装置が前記禁止領域の範囲内になると予測すると、前記駆動装置への電力供給を遮断する、請求項１〜８のいずれかに記載の動作制御装置。
【請求項１０】
前記可動装置と、前記駆動制御装置と、請求項１〜９のいずれかに記載の前記動作制御装置とを備える、動作制御システム。
【請求項１１】
駆動制御装置による駆動装置の制御によって動作する可動装置の動作制御方法であって、
前記可動装置が動作可能な複数の動作領域の中から少なくとも一の動作領域を有効化する有効化ステップと、
前記有効化ステップによって有効化された動作領域である有効化領域の範囲内で前記可動装置が動作するように前記可動装置の動作を制限する動作制御ステップとを備え、
前記動作制御ステップは、前記有効化ステップによって複数の動作領域に含まれる第１動作領域および第２動作領域が有効化された場合、前記第１動作領域および前記第２動作領域のいずれかの動作領域の範囲内に前記可動装置が含まれると予測すると前記駆動装置への電力供給を遮断しない一方で、前記第１動作領域および前記第２動作領域のいずれの動作領域の範囲内にも前記可動装置が含まれないと予測すると前記駆動装置への電力供給を遮断するステップを含む、動作制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動装置の動作制御装置、動作制御システム、および可動装置の動作制御方法に関し、特に、駆動制御装置による駆動装置の制御によって動作する可動装置の動作制御装置、可動装置と駆動制御装置と動作制御装置とを備えた動作制御システム、および駆動制御装置による駆動装置の制御によって動作する可動装置の動作制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、所定の動作領域内で産業用ロボットなどの可動装置を動作させる制御装置が知られている。【０００３】
たとえば、特許第５２７１４９９号公報（特許文献１）には、作業者によって設定された動作領域内でロボットを動作させるとともに、ロボットが動作領域外になる場合にロボットへの電力供給を遮断する制御装置が開示されている。この制御装置によれば、作業者によって設定された動作領域内でロボットが動作するようにロボットの動作が制限されるため、ロボットが誤作動などで暴走することがなく、作業者は動作領域外で安全に作業を進めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５２７１４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
作業内容によっては、一の動作領域に限るよりも複数の動作領域に亘ってロボットを動作させる方が作業効率が上がる場合がある。その一方で、複数の動作領域に亘ってロボットを動作させようとした場合、ロボットの動作を制限しなければならない領域が増えるため、作業者の安全性を確保することが難しくなる。しかし、特許文献１に開示された制御装置においては、一の動作領域内でロボットを動作させることについては鑑みられているが、複数の動作領域に亘ってロボットを動作させることについては何ら鑑みられていない。このため、特許文献１に開示された制御装置においては、安全性を確保しつつ可動装置による作業効率を向上させることができなかった。【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、安全性を確保しつつ可動装置による作業効率を向上させることができる可動装置の動作制御装置、動作制御システム、および可動装置の動作制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、駆動制御装置による駆動装置の制御によって動作する可動装置の動作制御装置である。動作制御装置は、有効化部と、動作制御部とを備える。有効化部は、可動装置が動作可能な複数の動作領域の中から少なくとも一の動作領域を有効化する。動作制御部は、有効化部によって有効化された動作領域である有効化領域の範囲内で可動装置が動作するように可動装置の動作を制限する。動作制御部は、有効化部によって複数の動作領域に含まれる第１動作領域および第２動作領域が有効化された場合、第１動作領域および第２動作領域のいずれかの動作領域の範囲内に可動装置が含まれると予測すると駆動装置への電力供給を遮断しない一方で、第１動作領域および第２動作領域のいずれの動作領域の範囲内にも可動装置が含まれないと予測すると駆動装置への電力供給を遮断する。【０００８】
この動作制御装置によれば、複数の動作領域のうち、少なくとも一の動作領域内で可動装置が動作するように可動装置の動作が制限される。すなわち、一の動作領域に限らず複数の動作領域内でも可動装置が動作できるため、可動装置によって効率よく作業を進めることができる。さらに、第１動作領域および第２動作領域といった複数の動作領域が有効化された場合でも、第１動作領域および第２動作領域のいずれかの動作領域の範囲内に可動装置が含まれると予測されると駆動装置への電力供給が遮断されない一方で、第１動作領域および第２動作領域のいずれの動作領域の範囲内にも可動装置が含まれないと予測されると駆動装置への電力供給が遮断される。このため、作業者は第１動作領域および第２動作領域を併せた領域の範囲外で安全に作業を進めることができる。これにより、安全性を確保しつつ可動装置による作業効率を向上させることができる。【０００９】
好ましくは、第１動作領域と第２動作領域とは一部の領域が重複する。第１動作領域および第２動作領域の少なくとも一方が有効化領域である場合、第１動作領域と第２動作領域とが重複する領域も有効化領域となる。【００１０】
この動作制御装置によれば、たとえば、第１動作領域が有効化領域であるにも関わらず、第１動作領域と重複する第２動作領域が有効化領域でないことによって、両者が重複する領域が有効化領域ではなくなって駆動装置への電力供給が遮断されてしまうといった不都合が生じない。【００１１】
好ましくは、動作制御部は、駆動装置への電力供給を遮断した場合に惰性で進行することによって可動装置が有効化領域の範囲外になると予測すると、駆動装置への電力供給を遮断する。【００１２】
この動作制御装置によれば、駆動装置への電力供給が遮断されたときに可動装置が惰性で進行した場合を考慮しても、可動装置が有効化領域の範囲外になることがない。このため、作業者は有効化領域の範囲外で安全に作業を進めることができる。【００１３】
好ましくは、動作制御装置は、警報領域設定部をさらに備える。警報領域設定部は、有効化領域の範囲内で所定の警報領域を設定する。動作制御部は、可動装置が警報領域の範囲外になる場合に、駆動制御装置に停止信号を出力することによって駆動制御装置に駆動装置を制御させて可動装置を停止させる。【００１４】
この動作制御装置によれば、可動装置が警報領域の範囲外になる場合に駆動制御装置による駆動装置の制御によって可動装置が制動停止される。このため、動作制御装置によって駆動装置への電力供給が遮断されてしまうことを事前に回避することができる。【００１５】
好ましくは、動作制御装置は、進入検出部をさらに備える。進入検出部は、有効化領域への外部からの進入を検出するように構成されている。動作制御部は、進入検出部によって有効化領域への外部からの進入が検出された場合、駆動装置への電力供給を遮断する。【００１６】
この動作制御装置によれば、有効化領域への外部からの進入があった場合に駆動装置への電力供給が遮断されるため、たとえば、作業者が有効化領域へ進入した場合でも、可動装置によって作業者が危険にさらされてしまうことを回避することができる。【００１７】
好ましくは、進入検出部は、第１動作領域と第２動作領域との境界部分に設けられている。進入検出部は、第１動作領域および第２動作領域が有効化領域であれば、外部からの進入を検出しない。【００１８】
この動作制御装置によれば、第１動作領域および第２動作領域が有効化領域であるにも関わらず、進入検出部によって一方の有効化領域から他方の有効化領域への進入が検出されることで駆動装置への電力供給が遮断されてしまうといった不都合が生じない。【００１９】
好ましくは、動作制御装置は、複数の動作領域に対応付けられた複数の進入検出部を備える。さらに、動作制御装置は、複数の進入検出部のうち、有効化領域への外部からの進入の検出を有効化する進入検出部と、有効化領域への外部からの進入の検出を無効化する進入検出部とを設定する検出有効化設定部を備える。【００２０】
この動作制御装置によれば、所望の進入検出部に対して有効化領域への外部からの進入の検出を有効化したり、あるいは無効化したりすることができる。【００２１】
好ましくは、動作制御装置は、複数のスイッチのそれぞれに対応付けられた複数の動作領域を有効化する領域有効化設定部をさらに備える。【００２２】
この動作制御装置によれば、複数のスイッチのそれぞれと有効化される複数の動作領域とが対応付けられる。このため、作業者は、作業内容に応じて操作するスイッチを変えるだけで所望の動作領域を有効化させてその動作領域内で可動装置を動作させることができる。【００２３】
好ましくは、動作制御装置は、可動装置による進入が禁止される禁止領域を設定する禁止領域設定部をさらに備える。動作制御部は、駆動装置への電力供給を遮断した場合に惰性で進行することによって可動装置が禁止領域の範囲内になると予測すると、駆動装置への電力供給を遮断する。【００２４】
この動作制御装置によれば、設定された禁止領域内には可動装置が進入することがないため、作業者は禁止領域内で安全に作業を進めることができる。【００２５】
本発明に係る動作制御システムは、可動装置と、駆動制御装置と、上述したいずれかの動作制御装置とを備える。【００２６】
この動作制御システムによれば、可動装置と駆動制御装置と動作制御装置とを用いることで、安全性を確保しつつ可動装置による作業効率を向上させることができる。【００２７】
本発明は、駆動制御装置による駆動装置の制御によって動作する可動装置の動作制御方法である。動作制御方法は、有効化ステップと、動作制御ステップとを備える。有効化ステップは、可動装置が動作可能な複数の動作領域の中から少なくとも一の動作領域を有効化する。動作制御ステップは、有効化ステップによって有効化された動作領域である有効化領域の範囲内で可動装置が動作するように可動装置の動作を制限する。動作制御ステップは、有効化ステップによって複数の動作領域に含まれる第１動作領域および第２動作領域が有効化された場合、第１動作領域および第２動作領域のいずれかの動作領域の範囲内に可動装置が含まれると予測すると駆動装置への電力供給を遮断しない一方で、第１動作領域および前記第２動作領域のいずれの動作領域の範囲内にも可動装置が含まれないと予測すると駆動装置への電力供給を遮断するステップを含む。【００２８】
この動作制御方法によれば、複数の動作領域のうち、少なくとも一の動作領域内で可動装置が動作するように可動装置の動作が制限される。すなわち、一の動作領域に限らず複数の動作領域内でも可動装置が動作できるため、可動装置によって効率よく作業を進めることができる。さらに、第１動作領域および第２動作領域といった複数の動作領域が有効化された場合でも、第１動作領域および第２動作領域のいずれかの動作領域の範囲内に可動装置が含まれると予測されると駆動装置への電力供給が遮断されない一方で、第１動作領域および第２動作領域のいずれの動作領域の範囲内にも可動装置が含まれないと予測されると駆動装置への電力供給が遮断される。このため、作業者は第１動作領域および第２動作領域を併せた領域の範囲外で安全に作業を進めることができる。これにより、安全性を確保しつつ可動装置による作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ロボットが動作する工場内のレイアウト構成の一例を示す図である。
【図２】上面および側面から見たロボットの機械構成を示す図である。
【図３】動作制御システムの全体構成を示す図である。
【図４】動作領域の設定の一例について説明するための図である。
【図５】（ａ）は動作領域０について説明するための図である。（ｂ）は動作領域１について説明するための図である。（ｃ）は動作領域２について説明するための図である。（ｄ）は動作領域３について説明するための図である。
【図６】（ａ）は監視領域内でのロボットの動作について説明するための図である。（ｂ）は警報領域を逸脱した場合のロボットの動作について説明するための図である。
【図７】（ａ）はロボットのアームを矩形でモデル化した図である。（ｂ）はロボットのウェイトを矩形でモデル化した図である。（ｃ）はロボットのエンドエフェクタを矩形でモデル化した図である。
【図８】（ａ）は監視領域０の範囲内でロボットが積み付け作業を行なう様子を示す図である。（ｂ）は監視領域０および監視領域１を併せた領域の範囲内でロボットが積み付け作業を行なう様子を示す図である。（ｃ）は監視領域０、監視領域１、および監視領域２を併せた領域の範囲内でロボットが積み付け作業を行なう様子を示す図である。
【図９】（ａ）は監視領域０および監視領域２を併せた領域の範囲外に作業者が進入する様子を示す図である。（ｂ）は監視領域０および監視領域２を併せた領域の範囲内に作業者が進入する様子を示す図である。
【図１０】動作制御装置が実行する動作制御処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、参照する図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付してその説明は繰り返さない。
【００３１】
[工場内のレイアウト構成]
図１は、ロボット３０が動作する工場内のレイアウト構成の一例を示す図である。工場内には、コンベヤ領域がある。コンベヤ領域には、荷物を搬送するコンベヤ２６が設置されている。コンベヤ領域の両隣には、第１ステーションおよび第２ステーションが設けられている。第１ステーションには、コンベヤ２６で搬送された荷物がロボット３０によって積み付けられる第１パレットが設置されている。第２ステーションには、コンベヤ２６で搬送された荷物がロボット３０によって積み付けられる第２パレットが設置されている。
【００３２】
第１ステーションと外部との境界、第２ステーションと外部との境界、第１ステーションとコンベヤ領域との境界、第２ステーションとコンベヤ領域との境界、およびコンベヤ領域と外部との境界のそれぞれには、ライトカーテン２１〜２５が設けられている。ライトカーテン２１〜２５は、投光器および受光器を含み、投光器から受光器に向けて出射された光が作業者および搬送物などの物体によって遮られたか否かを検出する。
【００３３】
このような構成により、ライトカーテン２１〜２５は、所定領域への物体の進入または所定領域からの物体の退出を検出することが可能である。たとえば、ライトカーテン２１は、作業者による外部から第１ステーションへの進入を検出する。ライトカーテン２３は、作業者による第１ステーションからコンベヤ領域への進入を検出する。なお、ライトカーテン２１〜２５は、「進入検出部」の一実施形態に対応する。
【００３４】
第１ステーションの付近にはロボット制御盤１０が設置されている。ロボット制御盤１０には、ロボット３０を制御するための複数の装置が組み込まれている。ロボット制御盤１０には、起動スイッチ１２と、積付開始スイッチ１３，１４と、積付完了ランプ１５，１６と、設定用のパソコン１１とが結線によって接続されている（結線の図示は省略する）。
【００３５】
起動スイッチ１２は、作業者がロボット３０を起動させる際に操作するスイッチである。積付開始スイッチ１３，１４は、作業者がロボット３０を動作させてコンベヤで搬送された荷物をパレットに積み付けさせる際に操作するスイッチである。積付完了ランプ１５，１６は、ロボット３０による積み付け作業が完了したことを点灯または点滅によって作業者に報知するランプである。なお、起動スイッチ１２および積付開始スイッチ１３，１４は、「複数のスイッチ」の一実施形態に対応する。
【００３６】
[ロボットの機械構成]
図２は、上面および側面から見たロボット３０の機械構成を示す図である。なお、図２に示すロボット３０の機械構成は一例であり、その他の機械構成を有するロボットであってもよい。
【００３７】
本実施の形態のロボット３０は、設置面に固定された円筒状の設置台４０と、設置台４０の上面に設けられた本体部３５と、本体部３５に接続された下アーム３３と、下アーム３３とともに本体部３５に接続された支持アーム４１と、支持アーム４１に接続されたウェイト３４と、下アーム３３および支持アーム４１に接続された上アーム３２と、上アーム３２に接続されたリンク４３と、リンク４３に接続されたツール３１と、ツール３１の先端に設けられたエンドエフェクタ４４とを備えている。なお、図２において、エンドエフェクタ４４の形状は簡略化して示されている。
【００３８】
本体部３５は、設置台４０に取り付けられた後述のモータ７１の軸（軸４５に沿ったモータ軸）に接続されている。下アーム３３は、本体部３５に取り付けられたモータ７１の軸（軸３８に沿ったモータ軸）に接続されている。上アーム３２は、支持アーム４１に取り付けられたモータ７１の軸（軸３７に沿ったモータ軸）に接続されている。ツール３１は、リンク４３に取り付けられたモータ７１の軸（軸４２に沿ったモータ軸）に接続されている。なお、各モータ７１の図示は省略する。
【００３９】
以下では、説明の便宜上、軸４５をＲ軸、軸３８をＯ軸、軸３７をＤ軸、および軸４２をＴ軸と称する。また、下アーム３３および上アーム３２を単にアームとも称する。
【００４０】
本体部３５は、モータ軸の回転によってＲ軸を中心に回転する。本体部３５の回転に伴ない、アームおよびエンドエフェクタ４４が設置面と平行に移動する。
【００４１】
下アーム３３は、モータ軸の回転によってＯ軸を中心に回転する。上アーム３２は、モータ軸の回転によってＤ軸を中心に回転する。下アーム３３のＯ軸周りの回転または上アーム３２のＤ軸周りの回転に伴ない、エンドエフェクタ４４がＲ軸に近づいたり遠のいたりする。たとえば、下アーム３３および上アーム３２が設置面と平行に近づくとＲ軸とエンドエフェクタ４４との距離が次第に長くなり、下アーム３３および上アーム３２が設置面と垂直に近づくとＲ軸とエンドエフェクタ４４との距離が次第に短くなる。
【００４２】
ウェイト３４は、Ｏ軸およびＤ軸に掛かる負荷を軽減する。ウェイト３４は、支持アーム４１にボルト３９で固定されているが、アームの回転に応じて移動する。
【００４３】
ツール３１は、モータ軸の回転によってＴ軸を中心に回転する。ツール３１のＴ軸周りの回転に伴ない、エンドエフェクタ４４が設置面に平行に回転する。
【００４４】
このように、ロボット３０は、本体部３５、アーム、およびツール３１を動かすことによって、エンドエフェクタ４４を所望の位置に移動させるとともに所望の姿勢に維持させることができる。そして、エンドエフェクタ４４は、搬送された荷物を掴んでパレットに積み付けることができる。なお、ロボット３０は、「可動装置」の一実施形態に対応する。
【００４５】
[動作制御システムの全体構成]
図３は、動作制御システム１の全体構成を示す図である。ロボット３０の各軸（Ｒ軸，Ｏ軸，Ｄ軸，Ｔ軸）には、モータ７１と、エンコーダ７０と、ブレーキ７２とが設けられている。
【００４６】
モータ７１は、たとえばギヤードモータであり、ロボット３０の各軸を回転させる。エンコーダ７０は、ロボット３０の各軸の回転方向および回転角度を検出する。なお、エンコーダ７０は、各軸の回転角度を絶対値で検出するアブソリュートエンコーダであってもよいし、各軸の回転角度を所定位置に対する相対値で検出するインクリメンタルエンコーダであってもよい。ブレーキ７２は、たとえば無励磁作動形の電磁ブレーキである。ブレーキ７２が非通電中はロボット３０の各軸にブレーキがかけられる。
【００４７】
ロボット制御盤１０は、電磁開閉器６２と、サーボアンプ６１と、駆動制御装置５０と、動作制御装置１００とを備える。
【００４８】
電磁開閉器６２が通電と非通電とで切り替えられることによって、外部に設置された動力電源６０とサーボアンプ６１との間の経路が閉成または開放される。たとえば、電磁開閉器６２が通電中は動力電源６０とサーボアンプ６１との間の経路が閉成され、動力電源６０からの電力がサーボアンプ６１に供給される。一方、電磁開閉器６２が非通電中は動力電源６０とサーボアンプ６１との間の経路が開放され、動力電源６０からのサーボアンプ６１への電力供給が遮断される。なお、電磁開閉器６２は、後述する動作制御装置１００によって通電と非通電とで切り替えられる。
【００４９】
サーボアンプ６１は、駆動制御装置５０からの指令に基づきモータ７１を駆動して各軸を回転させる。サーボアンプ６１は、電磁開閉器６２を介して供給された動力電源６０からの電力を用いて作動する。電磁開閉器６２が非通電になって動力電源６０からの電力供給が遮断された場合、サーボアンプ６１はモータ７１を駆動することができない。この場合、ロボット３０の各軸には各モータ７１からの駆動力および制動力が与えられない。したがって、各軸は、いわゆるフリーラン状態で惰性で動作した後に停止する。なお、サーボアンプ６１は、「駆動装置」の一実施形態に対応する。なお、サーボアンプ６１が有する機能と同じ機能をモータ７１が有していてもよく、この場合はモータ７１が「駆動装置」の一実施形態に対応する。
【００５０】
駆動制御装置５０は、サーボアンプ６１を制御してモータ７１を駆動させる。駆動制御装置５０は、作業者によって入力されたプログラムに基づきモータの回転速度などをサーボアンプ６１に指令する。このように、駆動制御装置５０は、サーボアンプ６１を制御してモータ７１を駆動することによってロボット３０を動作させることができる。なお、駆動制御装置５０は、「駆動制御装置」の一実施形態に対応する。
【００５１】
工場内における、ロボット３０と作業者との共同した作業を、図１および図２を用いて説明する。作業者が起動スイッチ１２を操作すると、駆動制御装置５０の制御によってロボット３０のシステムが起動して準備状態となる。作業者が積付開始スイッチ１３を操作すると、ロボット３０がコンベヤ２６で搬送された荷物を第１ステーションの第１パレットに積み付けを開始する。ロボット３０が第１ステーションで動作している間、作業者は第１ステーションに立ち入らずに外部で待機する。第１パレットでの積み付けが完了すると、積付完了ランプ１５が点灯または点滅する。そして、作業者は、第１ステーションに進入し、第１パレットに積み付けられた荷物を外部に運び出す。
【００５２】
ロボット３０は、駆動制御装置５０のモータ制御によって動作するが、駆動制御装置５０による制御ではロボット３０の動作の安全が保障されない虞がある。たとえば、上記の例の場合、ロボット３０が第１ステーションで積み付け作業をしているときに駆動制御装置５０の誤作動でロボット３０が第１ステーションから外部に逸脱する可能性がある。また、駆動制御装置５０が取得したエンコーダ７０からの検出値に誤差がある場合、駆動制御装置５０による制御によってロボット３０が誤作動を引き起こす虞もある。一方、既存の駆動制御装置５０にセーフティＰＬＣ（programmable  logic  controller）のような制御システムを導入すれば、安全性の確保をより確かなものにすることはできる。しかし、既存の駆動制御装置５０を改造などすれば、その分時間もコストも掛かってしまう。
【００５３】
このため、本実施の形態の動作制御システム１では、駆動制御装置５０とは別に安全性を確保するために動作制御装置１００が設けられている。動作制御装置１００は、既存の駆動制御装置５０に結線によって外付けされる。動作制御装置１００は、ロボット３０が動作可能な領域（動作領域とも称する）のうち、監視中の動作領域（監視領域とも称する）の範囲内でロボット３０が動作するようにロボット３０の動作を制限する。
【００５４】
動作領域は、作業者による起動スイッチ１２または積付開始スイッチ１３，１４の操作によって有効化され、監視状態となる。すなわち、作業者は、自分の判断に基づき有効化すべき（監視すべき）動作領域を選択する。監視領域内では動作制御装置１００によってロボット３０の動作が許可され、監視領域外では動作制御装置１００によってロボット３０の動作が禁止される。このように、動作制御装置１００によって監視領域内でロボット３０の動作を制限すれば、作業者は監視領域外で安全に作業を進めることができる。なお、動作制御装置１００は、「動作制御装置」の一実施形態に対応する。また、監視領域は、「有効化領域」の一実施形態に対応する。
【００５５】
[動作領域および監視領域]
ここで、図４を用いて、動作領域および監視領域について具体的に説明する。図４は、動作領域の設定の一例について説明するための図である。作業者は、パソコン１１（図３参照）を用いて、ロボット３０の動作領域を予め設定することができる。なお、作業者は、一の動作領域を設定することも、複数の動作領域を設定することもできる。
【００５６】
動作領域は、ロボット３０の設置面と平行方向に設定される。動作領域は、必ずロボット３０のＲ軸を含んで設定されなければならず、最大で１６点の頂点を有する多角形で設定される。
【００５７】
具体的には、ロボット３０のＲ軸の中心がＸ−Ｙ座標の（０，０）に設定された上で、Ｘ−Ｙ座標で表された各頂点が設定される。たとえば、図４に示す例では、Ｒ軸の中心がＸ−Ｙ座標の（０，０）に設定された上で、Ｐ（０）がＸ−Ｙ座標の（Ｘ０，Ｙ０）に、Ｐ（１）がＸ−Ｙ座標の（Ｘ１，Ｙ１）に、Ｐ（２）がＸ−Ｙ座標の（Ｘ２，Ｙ２）に、Ｐ（３）がＸ−Ｙ座標の（Ｘ３，Ｙ３）に、Ｐ（４）がＸ−Ｙ座標の（Ｘ４，Ｙ４）に設定されている。なお、動作領域は、ロボット３０のＲ軸に加えてその他の軸を含んで設定されてもよいし、Ｒ軸を含まずにその他の軸を含んで設定されてもよい。また、動作領域は、１６点に限らずその他の数の頂点で設定されてもよいし、矩形に限らず円形などで設定されてもよい。
【００５８】
このように、作業者は、動作領域を任意に設定することで、動作制御装置１００の制御によって作業内容に応じた適切な監視領域内でロボット３０を動作させることができる。
【００５９】
ところで、作業内容によっては、一の動作領域に限るよりも複数の動作領域に亘ってロボット３０を動作させる方が作業効率が上がる場合がある。たとえば、図１に示されたレイアウトのように、第１ステーションおよび第２ステーションといった複数のステーションでロボット３０による荷物の積み付け作業が必要な場合がある。この場合、作業者は、第１ステーションを含んだ動作領域および第２ステーションを含んだ動作領域を設定した上で、これら複数の動作領域に亘ってロボットを動作させることができれば作業効率を上げることができる。
【００６０】
そこで、本実施の形態においては、一の動作領域に限らず、複数の動作領域を作業者に設定させることができるようになっている。
【００６１】
図５は、動作領域０〜動作領域３といった４つの動作領域について説明するための図である。図５（ａ）に示すように、動作領域０はコンベヤ領域を監視するための領域である。監視状態となった動作領域０を監視領域０と称する。図５（ｂ）に示すように、動作領域１はコンベヤ領域および第１ステーションを含む領域を監視するための領域である。監視状態となった動作領域１を監視領域１と称する。図５（ｃ）に示すように、動作領域２はコンベヤ領域および第２ステーションを含む領域を監視するための領域である。監視状態となった動作領域２を監視領域２と称する。図５（ｄ）に示すように、動作領域３はコンベヤ領域、第１ステーション、および第２ステーションを含む領域を監視するための領域である。監視状態となった動作領域３を監視領域３と称する。
【００６２】
図５に示すように、複数の動作領域は互いに一部の領域で重複している。たとえば、動作領域０と動作領域１とはコンベヤ領域が重複している。動作領域０と動作領域２とはコンベヤ領域が重複している。動作領域０と動作領域３とはコンベヤ領域が重複している。動作領域１と動作領域２とはコンベヤ領域が重複している。動作領域１と動作領域３とはコンベヤ領域および第１ステーションを含む領域が重複している。動作領域２と動作領域３とはコンベヤ領域および第２ステーションを含む領域が重複している。なお、いずれの動作領域においてもコンベヤ領域を含む理由は、本実施の形態の場合、コンベヤ領域にロボット３０が設置され、かつ動作領域が必ずロボット３０のＲ軸を含んで設定されるためである。
【００６３】
このように、一の動作領域に限らず複数の動作領域の範囲内でもロボット３０が動作できるため、ロボット３０の動作によって効率よく作業を進めることができる。
【００６４】
[監視領域内でのロボットの動作制限]
次に、監視領域内でのロボット３０の動作制限について、図６（ａ）および図７を参照しながら説明する。図６（ａ）は、監視領域内でのロボットの動作について説明するための図であり、図７は、ロボットの各構成を矩形でモデル化した図である。
【００６５】
図７に示すように、動作制御装置１００は、駆動制御装置５０の制御によりロボット３０が動作している間、ロボット３０の各要素を矩形でモデル化して各要素の動作を予測する。たとえば、図７（ａ）に示すように、動作制御装置１００は、ロボット３０のアームを矩形でモデル化して、右に旋回するアームの動作を予測する。図７（ｂ）に示すように、動作制御装置１００は、ウェイト３４を矩形でモデル化して、アームの右旋回に伴なって動くウェイト３４の動作を予測する。図７（ｃ）に示すように、動作制御装置１００は、エンドエフェクタ４４を矩形でモデル化して、アームの右旋回および伸縮に伴なって動くエンドエフェクタ４４の動作を予測する。なお、各要素の動作の予測は、各要素の移動範囲および通過経路などの予測を含む。
【００６６】
動作制御装置１００は、駆動制御装置５０により制御されてロボット３０（正確にはロボット３０のアーム、ウェイト３４、エンドエフェクタ４４）が動作している間、所定周期間隔（たとえば、１０ｍｓｅｃ間隔）ごとにエンコーダ７０からの検出値を用いてロボット３０の各軸の回転方向および回転角度を算出する。また、動作制御装置１００は、仮に電磁開閉器６２を非通電にしてサーボアンプ６１への電力供給を遮断した場合を所定周期間隔ごとに想定する。
【００６７】
サーボアンプ６１への電力供給が遮断されると、ロボット３０の各軸に対するモータの駆動力および制動力がなくなるため、いわゆるフリーラン状態で各軸が惰性で回転する。つまり、サーボアンプ６１への電力供給を遮断したとしても、各軸が惰性で回転することによって、ロボット３０が電力供給の遮断位置から少し進行することになる。
【００６８】
そこで、動作制御装置１００は、ロボット３０の各軸が惰性で回転することによって進行し得るロボット３０の停止位置を予測する。ロボット３０が停止する予測位置は、サーボアンプ６１への電力供給が遮断された時点での各軸の回転角度、回転方向、および回転速度から求められる。
【００６９】
動作制御装置１００は、現在位置でのロボット３０のモデル化された矩形の各頂点と、予測位置でのロボット３０のモデル化された矩形の各頂点とをそれぞれ繋ぐ線分を割り出す。動作制御装置１００は、割り出した各線分と、監視領域の境界線とで、ベクトルの外積計算を用いた交差判定を行なう。動作制御装置１００は、線分の交差判定において、割り出したいずれかの線分が監視領域の境界線を交差していないと判定した場合、ロボット３０の予測位置が監視領域内の位置であると判定する。一方、動作制御装置１００は、線分の交差判定において、割り出したいずれかの線分が監視領域の境界線を交差していると判定した場合、ロボット３０の予測位置が監視領域外の位置であると判定する。なお、線分の交差判定は周知の技術であるため詳細な説明は割愛する。
【００７０】
このように、動作制御装置１００は、ロボット３０が動作している間、現在位置でサーボアンプ６１への電力供給を遮断したときに惰性で進行することによってロボット３０が到達する位置を所定周期間隔ごとに予測し、予測した位置が監視領域外になるか否かを判定する。そして、動作制御装置１００は、惰性で進行することによってロボット３０が監視領域外になると予測するとサーボアンプ６１への電力供給を遮断する。
【００７１】
たとえば、図６（ａ）に示すように、ロボット３０のアームが監視領域内の位置Ａから右旋回する場合を想定する。この例において、動作制御装置１００は、アームの位置が位置Ｂであるときの判定で、サーボアンプ６１への電力供給を遮断した場合に惰性で進行することによってロボット３０が監視領域外になる間際である位置Ｃまで惰性で進行すると予測する。仮にアームの位置が位置Ｂを通り過ぎた後にサーボアンプ６１への電力供給が遮断されると、惰性で進行することによってロボット３０は監視領域外になる可能性が高い。このため、動作制御装置１００は、アームが位置Ｂに達したときにサーボアンプ６１への電力供給を遮断する。これにより、アームが惰性で進行しても、監視領域外になる間際である位置Ｃで停止することになる。
【００７２】
[警報領域]
次に、警報領域について説明する。図６（ｂ）は、警報領域を逸脱した場合のロボット３０の動作について説明するための図である。作業者は、パソコン１１を用いて、監視領域内で警報領域を予め設定することができる。なお、警報領域は、図４を用いて説明した動作領域の設定と同様の方法で設定される。
【００７３】
前述したように、動作制御装置１００は、ロボット３０が監視領域外になる手前でサーボアンプ６１への電力供給を遮断する。しかし、一旦サーボアンプ６１への電力供給が遮断されてしまうと、復旧作業に時間が掛かって作業者の手間になり、また、駆動制御装置５０によるロボット３０の自動運転が中断されて生産性が下がってしまう。そこで、動作制御装置１００は、ロボット３０が警報領域外になると、駆動制御装置５０にロボット３０を制動停止させるための停止信号を出力する。
【００７４】
たとえば、図６（ｂ）に示すように、ロボット３０のアームが監視領域内の位置ａから右旋回する場合を想定する。この例において、動作制御装置１００は、アームが警報領域外になる間際である位置ｂに達したときに停止信号を駆動制御装置５０に出力する。これにより、駆動制御装置５０は、動作制御装置１００から停止信号が入力されたときにロボット３０を制動停止させることができ、サーボアンプ６１への電力供給を遮断することなく監視領域内である位置ｃでロボット３０を制動停止させることができる。
【００７５】
[動作制御装置の内部構成]
次に、再び図３を参照しながら動作制御装置１００の内部構成について説明する。動作制御装置１００は、設定用通信部１０１によってパソコン１１と通信可能である。作業者は、パソコン１１で設定ツールのアプリケーションを起動して、設定ツールを介して各種設定を行なうことができる。
【００７６】
たとえば、作業者によってパソコン１１で動作領域を設定するデータ（たとえば、図４に示す各頂点のＸおよびＹの値）が入力された場合、設定用通信部１０１は、設定された動作領域を示す信号をパソコン１１から受ける。設定用通信部１０１は、パソコン１１から受けた信号を動作領域設定部１１６に出力する。動作領域設定部１１６は、設定用通信部１０１から受けた信号に基づき検出した動作領域を監視対象の動作領域として設定する。そして、動作領域設定部１１６は、監視対象の動作領域を示す信号を有効化部１１２に出力する。有効化部１１２は、動作領域設定部１１６から受けた信号に基づき、監視対象の動作領域を検出する。
【００７７】
作業者によってパソコン１１で警報領域を設定するデータが入力された場合、設定用通信部１０１は、設定された警報領域を示す信号をパソコン１１から受ける。設定用通信部１０１は、パソコン１１から受けた信号を警報領域設定部１１３に出力する。警報領域設定部１１３は、設定用通信部１０１から受けた信号に基づき検出した警報領域を監視対象の警報領域として設定する。そして、警報領域設定部１１３は、監視対象の警報領域を示す信号を有効化部１１２に出力する。有効化部１１２は、警報領域設定部１１３から受けた信号に基づき、監視対象の警報領域を検出する。なお、警報領域設定部１１３は、「警報領域設定部」の一実施形態に対応する。
【００７８】
また、作業者は、起動スイッチ１２および積付開始スイッチ１３，１４といった各スイッチと監視対象になる動作領域とを対応付けることができる。たとえば、本実施の形態においては、起動スイッチ１２が動作領域０に対応し、積付開始スイッチ１３が動作領域１に対応し、積付開始スイッチ１４が動作領域２に対応する。
【００７９】
作業者によってパソコン１１で各スイッチに対応付ける動作領域を設定するデータが入力された場合、設定用通信部１０１は、各スイッチに対応付けられた動作領域を示す信号をパソコン１１から受ける。設定用通信部１０１は、パソコン１１から受けた信号を監視設定部１１１に出力する。監視設定部１１１は、設定用通信部１０１から受けた信号に基づき、各スイッチに対応付けられた動作領域を設定する。そして、監視設定部１１１は、設定内容を示す信号を有効化部１１２に出力する。有効化部１１２は、監視設定部１１１から受けた信号に基づき、各スイッチに対応付けられた動作領域を検出する。なお、監視設定部１１１は、「領域有効化設定部」の一実施形態に対応する。
【００８０】
さらに、作業者は、複数の動作領域のうち、有効化された動作領域に応じて、ライトカーテン２１〜２５のうち、有効化するライトカーテンおよび無効化するライトカーテンを設定することができる。
【００８１】
たとえば、本実施の形態においては、動作領域０が有効化されて監視領域０になる場合、ライトカーテン２１およびライトカーテン２２が無効化される一方で、ライトカーテン２３、ライトカーテン２４、およびライトカーテン２５が有効化される。動作領域１が有効化されて監視領域１になる場合、ライトカーテン２２およびライトカーテン２３が無効化される一方で、ライトカーテン２１、ライトカーテン２４、およびライトカーテン２５が有効化される。動作領域２が有効化されて監視領域２になる場合、ライトカーテン２１およびライトカーテン２４が無効化される一方で、ライトカーテン２２、ライトカーテン２３、およびライトカーテン２５が有効化される。動作領域３が有効化されて監視領域３になる場合、ライトカーテン２３およびライトカーテン２４が無効化される一方でライトカーテン２１、ライトカーテン２２、およびライトカーテン２５が有効化される。
【００８２】
作業者によってパソコン１１で有効化または無効化するライトカーテンを設定するデータが入力された場合、設定用通信部１０１は、各ライトカーテン２１〜２５について有効化または無効化の設定を示す信号をパソコン１１から受信する。設定用通信部１０１は、パソコン１１から受けた信号を監視設定部１１１に出力する。監視設定部１１１は、設定用通信部１０１から受けた信号に基づき、動作領域に対応付けて各ライトカーテン２１〜２５の有効化または無効化を設定する。そして、監視設定部１１１は、設定内容を示す信号を有効化部１１２に出力する。有効化部１１２は、監視設定部１１１から受けた信号に基づき、各ライトカーテン２１〜２５の有効化または無効化の設定状態を検出する。なお、監視設定部１１１は、「検出有効化設定部」の一実施形態に対応する。
【００８３】
各ライトカーテン２１〜２５は、保護停止信号入力部１０２に接続されている。各ライトカーテン２１〜２５によって作業者などによる外部からの進入が検出された場合、保護停止信号入力部１０２は、作業者などによる遮光を示す信号を保護停止信号としてライトカーテンから受ける。保護停止信号入力部１０２は、各ライトカーテン２１〜２５から受けた保護停止信号を動作制御部１１０に出力する。動作制御部１１０は、保護停止信号入力部１０２から受けた保護停止信号に基づき、外部からの進入が検出されたライトカーテンを検出する。動作制御部１１０は、外部からの進入が検出されたライトカーテンを検出すると、後述のサーボオン出力部１０８を介して電磁開閉器６２を非通電にする信号を電磁開閉器６２に出力する。なお、動作制御部１１０は、「動作制御部」の一実施形態に対応する。
【００８４】
リセット信号入力部１０３は、起動スイッチ１２に接続されている。作業者によって起動スイッチ１２が操作された場合、リセット信号入力部１０３は、起動スイッチ１２が操作されたことによって生成された信号をリセット信号として起動スイッチ１２から受ける。リセット信号入力部１０３は、起動スイッチ１２から受けたリセット信号を有効化部１１２に出力する。有効化部１１２は、リセット信号入力部１０３から受けたリセット信号に基づき起動スイッチ１２が操作されたことを検出する。そして、有効化部１１２は、操作された起動スイッチ１２に対応付けられた動作領域を検出する。そして、有効化部１１２は、検出した動作領域を有効化して監視領域とする。本実施の形態において、有効化部１１２は、リセット信号が入力された場合、動作領域０を有効化して監視領域０とする。
【００８５】
監視起動信号入力部１０４は、積付開始スイッチ１３，１４に接続されている。作業者によって積付開始スイッチ１３，１４が操作された場合、監視起動信号入力部１０４は、積付開始スイッチ１３，１４が操作されたことによって生成された信号を監視起動信号として積付開始スイッチ１３，１４から受ける。監視起動信号入力部１０４は、積付開始スイッチ１３，１４から受けた監視起動信号を有効化部１１２に出力する。有効化部１１２は、監視起動信号入力部１０４から受けた監視起動信号に基づき積付開始スイッチ１３，１４が操作されたことを検出する。そして、有効化部１１２は、操作された積付開始スイッチ１３，１４に対応付けられた動作領域を検出する。さらに、有効化部１１２は、検出した動作領域を有効化して監視領域とする。本実施の形態において、有効化部１１２は、積付開始スイッチ１３が操作されたことを示す監視起動信号が入力された場合、動作領域１を有効化して監視領域１とする。また、有効化部１１２は、積付開始スイッチ１４が操作されたことを示す監視起動信号が入力された場合、動作領域２を有効化して監視領域２とする。
【００８６】
有効化部１１２は、動作領域を有効化して監視領域とした場合、監視領域を示す信号を動作制御部１１０に出力する。なお、有効化部１１２は、「有効化部」の一実施形態に対応する。動作制御部１１０は、有効化部１１２から受けた信号に基づき監視領域となった動作領域を検出し、検出した監視領域内でロボット３０の動作を制限する。
【００８７】
位置信号入力部１０５は、ロボット３０の各軸に設けられたエンコーダ７０に接続されている。位置信号入力部１０５は、エンコーダ７０から駆動制御装置５０に対して送信された信号を位置信号として受ける。位置信号入力部１０５は、エンコーダ７０から受けた位置信号を動作制御部１１０に出力する。動作制御部１１０は、位置信号入力部１０５から受けた位置信号に基づき各軸の回転方向および回転角度を算出し、算出した各軸の回転方向および回転角度に基づきロボット３０の動作を制限する。
【００８８】
監視解除信号入力部１０６は、駆動制御装置５０に接続されている。駆動制御装置５０の制御によってロボット３０の積み付け作業が完了すると、監視解除信号入力部１０６は、監視領域内での作業が完了したことを示す信号を監視解除信号として駆動制御装置５０から受ける。監視解除信号入力部１０６は、駆動制御装置５０から受けた監視解除信号を無効化部１１５に出力する。無効化部１１５は、監視解除信号に基づき積み付け作業が完了したことを検出するとともに、作業が完了した監視領域を検出する。そして、無効化部１１５は、検出した監視領域を無効化して監視状態を解除する。さらに、無効化部１１５は、監視状態を解除した動作領域を示す信号を動作制御部１１０に出力する。動作制御部１１０は、無効化部１１５から受けた信号に基づき監視状態が解除された動作領域を検出する。
【００８９】
なお、駆動制御装置５０は、ロボット３０の積み付け作業が完了すると、積付完了ランプ１５，１６を点灯または点滅させる。たとえば、駆動制御装置５０は、監視領域１の範囲内で第１パレットへの積み付け作業が完了した場合には、積付完了ランプ１５を点灯または点滅させ、監視領域２の範囲内で第２パレットへの積み付け作業が完了した場合には、積付完了ランプ１６を点灯または点滅させる。
【００９０】
ステータス通信部１０７は、駆動制御装置５０に接続されている。ステータス通信部１０７は、動作制御部１１０の制御に関する状態（たとえば、監視領域および警報領域の設定など）を示す信号を動作制御部１１０から受ける。ステータス通信部１０７は、動作制御部１１０から受けた信号に基づき設定されている監視領域および警報領域を検出し、検出した監視領域および警報領域を示す信号を駆動制御装置５０に出力する。駆動制御装置５０は、ステータス通信部１０７から受けた信号に基づき、監視領域および警報領域の範囲内でロボット３０を動作させる。たとえば、駆動制御装置５０は、監視領域１が設定されている場合、監視領域１の範囲内で積み付け作業を行なう。
【００９１】
また、ステータス通信部１０７は、ロボット３０が警報領域外になる場合に、駆動制御装置５０にロボット３０を制動停止させるための停止信号を動作制御部１１０から受ける。ステータス通信部１０７は、動作制御部１１０から受けた停止信号を駆動制御装置５０に出力する。駆動制御装置５０は、ステータス通信部１０７から停止信号を受けると、サーボアンプ６１を制御してモータ７１を制動停止する。これにより、ロボット３０は、サーボアンプ６１への電力供給が遮断されることなく監視領域内で制動停止される。
【００９２】
サーボオン出力部１０８は、電磁開閉器６２に接続されている。サーボオン出力部１０８は、電磁開閉器６２を通電または非通電にするための信号を動作制御部１１０から受ける。サーボオン出力部１０８は、動作制御部１１０から受けた信号を電磁開閉器６２に出力する。たとえば、動作制御部１１０は、ロボット３０が動作している間、サーボアンプ６１への電力供給を遮断した場合に惰性で進行し得るロボット３０の位置を所定周期間隔ごとに予測する。そして、動作制御部１１０は、惰性で進行することによってロボット３０が監視領域外になるか否かを予測する。動作制御部１１０は、惰性で進行することによってロボット３０が監視領域外になると予測した場合に、サーボオン出力部１０８を介して電磁開閉器６２を非通電にする信号を電磁開閉器６２に出力する。これにより、動力電源６０からの電力がサーボアンプ６１に供給されず、ロボット３０の動作が次第に停止する。
【００９３】
ブレーキ信号出力部１０９は、ブレーキ７２に接続されている。ブレーキ信号出力部１０９は、ブレーキ７２を通電または非通電にする信号を動作制御部１１０から受ける。ブレーキ信号出力部１０９は、動作制御部１１０から受けた信号をブレーキ信号としてブレーキ７２に出力する。たとえば、動作制御部１１０は、ロボット３０の各軸の回転が停止した場合、ブレーキ信号出力部１０９を介してブレーキ７２を非通電にするブレーキ信号をブレーキ７２に出力する。これにより、モータ７１が停止中はブレーキ７２によって各軸にブレーキがかけられる。
【００９４】
[積み付け作業]
次に、上記の構成を有する動作制御システム１を用いた積み付け作業の一例について図８および図９を参照しながら説明する。なお、ロボット３０の運転モードには、ロボット３０が積み付け作業を自動で行なうオートモードと、作業者が手動でロボット３０を動かして積み付け作業を行なうマニュアルモードと、ロボット３０が積み付け作業を自動で行なうためにロボット３０に動作を教え込むティーチモードとがある。図８および図９では、オートモードによるロボット３０の動作を示す。
【００９５】
まず、動作制御装置１００の電源が投入されると、駆動制御装置５０の制御によってロボット３０が動作領域０内のエンコーダ確認位置に移動する。ロボット３０はエンコーダ確認位置で各エンコーダ７０が有する検出用のディスクの位置を原点補正する。
【００９６】
図８（ａ）に示すように、作業者が起動スイッチ１２を操作すると、動作領域０のみが有効化されて監視領域０となる。また、監視領域０が設定されたため、ライトカーテン２１およびライトカーテン２２が無効化される一方で、ライトカーテン２３、ライトカーテン２４、およびライトカーテン２５が有効化される。動作制御装置１００は、ライトカーテン２３、ライトカーテン２４、およびライトカーテン２５のいずれかで作業者などの監視領域０への進入が検出されると、サーボアンプ６１への電力供給を遮断する。
【００９７】
図８（ｂ）に示すように、作業者が積付開始スイッチ１３を操作すると、新たに動作領域１が有効化されて監視領域１となる。すなわち、監視領域０および監視領域１が動作制御装置１００の監視対象となる。駆動制御装置５０は、監視領域０および監視領域１を併せた領域の範囲内で第１パレットへの積み付け作業を行なう。そして、動作制御装置１００は、監視領域０および監視領域１を併せた領域の範囲内でロボット３０が動作するようにロボット３０の動作を制限する。具体的に、動作制御装置１００は、サーボアンプ６１への電力供給を遮断させたときに惰性で進行することによって、監視領域０および監視領域１のいずれかの領域内にロボット３０の動作範囲が含まれると予測するとサーボアンプ６１への電力供給を遮断しない一方で、監視領域０および監視領域１のいずれの領域内にもロボット３０の動作範囲が含まれないと予測するとサーボアンプ６１への電力供給を遮断してロボット３０の動作を停止させる。
【００９８】
たとえば、図８（ａ）に示すように監視領域０のみが設定されている場合、動作制御装置１００は、ロボット３０が監視領域０の範囲内で動作する間はサーボアンプ６１への電力供給を遮断しない。一方、動作制御装置１００は、ロボット３０が監視領域０の範囲外になると予測した場合、サーボアンプ６１への電力供給を遮断する。しかし、動作制御装置１００は、ロボット３０が監視領域０の範囲外になると予測した場合であっても、図８（ｂ）に示すように監視領域１が設定されている場合、ロボット３０の動作範囲は監視領域１に含まれる。この場合、動作制御装置１００は、サーボアンプ６１への電力供給を遮断しない。
【００９９】
また、監視領域０に加えて監視領域１が設定されたため、新たにライトカーテン２３が無効化されるとともにライトカーテン２１が有効化される。動作制御装置１００は、ライトカーテン２１、ライトカーテン２４、およびライトカーテン２５のいずれかで作業者などの監視領域への進入が検出された場合、サーボアンプ６１への電力供給を遮断する。一方、ライトカーテン２３は無効化されているため、動作制御装置１００は、ロボット３０がライトカーテン２３を通過してもサーボアンプ６１への電力供給を遮断しない。
【０１００】
図８（ｃ）に示すように、作業者が積付開始スイッチ１４を操作すると、新たに動作領域２が有効化されて監視領域２となる。すなわち、監視領域０、監視領域１、および監視領域２が動作制御装置１００の監視対象となる。駆動制御装置５０は、監視領域０、監視領域１、および監視領域２を併せた領域の範囲内で第１パレットおよび第２パレットへの積み付け作業を行なう。そして、動作制御装置１００は、監視領域０、監視領域１、および監視領域２を併せた領域の範囲内でロボット３０が動作するようにロボット３０の動作を制限する。具体的に、動作制御装置１００は、サーボアンプ６１への電力供給を遮断させたときに惰性で進行することによって、監視領域０、監視領域１、および監視領域２のいずれかの領域内にロボット３０の動作範囲が含まれると予測するとサーボアンプ６１への電力供給を遮断しない一方で、監視領域０、監視領域１、および監視領域２のいずれの領域内にもロボット３０の動作範囲が含まれないと予測するとサーボアンプ６１への電力供給を遮断してロボット３０の動作を停止させる。
【０１０１】
また、監視領域０および監視領域１に加えて監視領域２が設定されたため、新たにライトカーテン２４が無効化されるとともにライトカーテン２２が有効化される。動作制御装置１００は、ライトカーテン２１、ライトカーテン２２、およびライトカーテン２５のいずれかで作業者などの監視領域への進入が検出された場合、サーボアンプ６１への電力供給を遮断する。一方、ライトカーテン２３およびライトカーテン２４は無効化されているため、動作制御装置１００は、ロボット３０がライトカーテン２３およびライトカーテン２４を通過してもサーボアンプ６１への電力供給を遮断しない。
【０１０２】
図９（ａ）に示すように、第１パレットへの積み付け作業が完了すると、駆動制御装置５０は、積付完了ランプ１５を点灯または点滅させる。そして、動作制御装置１００は、監視領域１を無効化して監視状態を解除する。監視領域１が無効化されたため、ライトカーテン２１が無効化される。このため、作業者はライトカーテン２１を通って第１ステーション内に進入することができ、積み付け作業が完了した第１パレットを外部に搬出することができる。
【０１０３】
一方、図９（ｂ）に示すように、監視領域１が無効化されたため、ライトカーテン２３が有効化される。このため、作業者が不意にライトカーテン２３を通過してしまうと、動作制御装置１００によってサーボアンプ６１への電力供給が遮断される。
【０１０４】
このように、複数の動作領域のうち、作業内容に応じて所定の動作領域が有効化され、さらに、いずれの動作領域が有効化されたかに応じて有効化されるライトカーテンと無効化されるライトカーテンとに分けられる。さらに、動作制御装置１００によって、監視領域内でロボットの動作が制限されるため、作業者は監視領域外で安全に作業を進めることができる。すなわち、駆動制御装置５０に外付けて動作制御装置１００を加えることによって、ロボット３０と作業者とのインターロックが確立される。
【０１０５】
[動作制御装置の処理]
次に、動作制御装置１００の具体的な処理について図１０のフローを参照しながら説明する。図１０は、動作制御装置１００が実行する動作制御処理の一例を示すフローチャートである。なお、図１０に示す動作制御処理は、動作制御装置１００が有する各処理部によって所定周期間隔（たとえば、１０ｍｓｅｃ間隔）で実行される。
【０１０６】
動作制御装置１００は、作業者によって積付開始スイッチ１３，１４が操作されることで監視起動信号が入力されたか否かを判定する（Ｓ１０）。動作制御装置１００は、監視起動信号が入力された場合（Ｓ１０でＹＥＳ）、操作された積付開始スイッチ１３，１４に対応付けられた動作領域を検出する（Ｓ１１）。動作制御装置１００は、検出した動作領域を有効化して監視領域とする（Ｓ１２）。なお、このとき、動作制御装置１００は、監視領域に応じてライトカーテンを有効化または無効化する。その後、動作制御装置１００は、本ルーチンを終了する。
【０１０７】
動作制御装置１００は、監視起動信号が入力されていない場合（Ｓ１０でＮＯ）、有効化されているライトカーテンによって作業者などによる外部からの進入を検出したか否かを判定する（Ｓ１３）。動作制御装置１００は、ライトカーテンによって作業者などによる外部からの進入を検出した場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、サーボアンプ６１への電力供給を遮断してロボット３０の動作を停止させる（Ｓ１４）。その後、動作制御装置１００は、本ルーチンを終了する。
【０１０８】
動作制御装置１００は、ライトカーテンによって外部からの進入を検出していない場合（Ｓ１３でＮＯ）、エンコーダ７０によって検出された各軸の回転方向および回転角度に基づきロボット３０の現在位置を検出する（Ｓ１５）。
【０１０９】
動作制御装置１００は、警報領域が設定されているか否かを判定する（Ｓ１６）。動作制御装置１００は、警報領域が設定されていない場合（Ｓ１６でＮＯ）、Ｓ１９の処理に移行する。一方、動作制御装置１００は、警報領域が設定されている場合（Ｓ１６でＹＥＳ）、Ｓ１５の処理で検出したロボット３０の現在位置に基づいて、ロボット３０が警報領域外であるか否かを判定する（Ｓ１７）。
【０１１０】
動作制御装置１００は、ロボット３０が警報領域内であると判定した場合（Ｓ１７でＮＯ）、Ｓ１９の処理に移行する。一方、ロボット３０が警報領域外であると判定した場合（Ｓ１７でＹＥＳ）、駆動制御装置５０に停止信号を出力する（Ｓ１８）。
【０１１１】
Ｓ１９の処理において、動作制御装置１００は、サーボアンプ６１への電力供給を遮断した場合に各軸の惰性回転によって進行し得るロボット３０の停止位置を予測する（Ｓ１９）。
【０１１２】
動作制御装置１００は、ロボット３０の予測位置が一の監視領域の範囲内の位置であるか否かを判定する（Ｓ２０）。ロボット３０の予測位置が一の監視領域の範囲内の位置でない、すなわち惰性で進行することによって、ロボット３０が一の監視領域の範囲外になる場合（Ｓ２０でＮＯ）、ロボット３０の予測位置が他の監視領域の範囲内の位置であるか否かを判定する（Ｓ２１）。動作制御装置１００は、ロボット３０の予測位置が他の監視領域の範囲内の位置でない、すなわち惰性で進行することによって、ロボット３０が他の監視領域の範囲外になる場合（Ｓ２１でＮＯ）、サーボアンプ６１への電力供給を遮断してロボット３０の動作を停止させる（Ｓ２２）。その後、動作制御装置１００は、本ルーチンを終了する。
【０１１３】
一方、動作制御装置１００は、ロボット３０の予測位置がいずれかの監視領域の範囲内の位置である場合（Ｓ２０でＹＥＳまたはＳ２１でＹＥＳ）、サーボアンプ６１への電力供給を遮断することなく本ルーチンを終了する。
【０１１４】
以上のように、複数の動作領域のうち、少なくとも一の動作領域内でロボット３０が動作するようにロボット３０の動作が制限される。たとえば、図８（ａ）に示すように動作領域０のみに限らず、図８（ｃ）に示すように動作領域０、動作領域１、および動作領域２といった複数の動作領域内でもロボット３０が動作できる。このため、ロボット３０によって効率よく作業を進めることができる。さらに、図８（ｂ）に示すように、動作領域０および動作領域１といった複数の動作領域が有効化されて監視領域となった場合でも、動作領域１および動作領域２のいずれかの領域内にロボット３０の動作範囲が含まれると予測されるとサーボアンプ６１への電力供給が遮断されない一方で、動作領域１および動作領域２のいずれの領域内にもロボット３０の動作範囲が含まれないと予測されるとサーボアンプ６１への電力供給が遮断される。このため、作業者は監視領域０および監視領域１を併せた領域の範囲外で安全に作業を進めることができる。これにより、安全性を確保しつつロボット３０による作業効率を向上させることができる。
【０１１５】
複数の動作領域のうちの少なくとも一方が監視領域である場合、複数の動作領域が互いに重複する領域も監視領域となる。たとえば、動作領域１と動作領域２とが重複するコンベヤ領域では、動作領域１および動作領域２の少なくとも一方が監視領域であれば、コンベヤ領域も監視領域となり、サーボアンプ６１への電力供給が遮断されない。このため、たとえば、動作領域１が監視状態であるにも関わらず、動作領域１と重複する動作領域２が監視状態でないことによって、両者が重複する領域が監視領域ではなくなってサーボアンプ６１への電力供給が遮断されてしまうといった不都合が生じない。
【０１１６】
サーボアンプ６１への電力供給が遮断された場合に惰性で進行することによってロボット３０が監視領域外になると予測されると、サーボアンプ６１への電力供給が遮断される。このため、サーボアンプ６１への電力供給が遮断されたときにロボット３０が惰性で進行した場合を考慮しても、ロボット３０が監視領域外になることがない。このため、作業者は監視領域外で安全に作業を進めることができる。
【０１１７】
また、ロボット３０の予測位置が監視領域外の位置であるか否かの判定は、線分の交差判定で行なわれる。このため、カメラを用いた画像処理のような複雑な処理で判定する場合に比べて、高速で判定結果を得ることができる。
【０１１８】
ロボット３０が警報領域外になる場合に動作制御装置１００から駆動制御装置５０に停止信号が出力される。これにより、動作制御装置１００によってサーボアンプ６１への電力供給が遮断される前に駆動制御装置５０によるサーボアンプ６１の制御によってロボット３０が制動停止される。このため、動作制御装置１００によってサーボアンプ６１への電力供給が遮断されてしまうことを事前に回避することができる。
【０１１９】
有効化されたライトカーテンによって監視領域への作業者などによる外部からの進入があった場合、動作制御装置１００によってサーボアンプ６１への電力供給が遮断される。このため、たとえば、作業者が監視領域へ進入した場合でも、ロボット３０によって作業者が危険にさらされてしまうことを回避することができる。
【０１２０】
図８に示すように、ライトカーテン２３は、動作領域０と動作領域１との境界部分、および動作領域１と動作領域２との境界部分に設けられている。また、ライトカーテン２４は、動作領域０と動作領域２との境界部分、および動作領域１と動作領域２との境界部分に設けられている。このように、ライトカーテン２３，２４は複数の動作領域が重なる境界部分に設けられている。そして、ライトカーテン２３，２４は、複数の動作領域の両方が監視領域であれば、アームなどによる外部からの進入を検出しない。これにより、複数の動作領域の両方が監視領域であるにも関わらず、ライトカーテン２３，２４によって一方の監視領域から他方の監視領域へのアームなどによる進入が検出されることでサーボアンプ６１への電力供給が遮断されてしまうといった不都合が生じない。
【０１２１】
複数の動作領域に対応付けられた複数のライトカーテンがあり、作業者はパソコン１１を用いて、有効化するライトカーテンおよび無効化するライトカーテンを設定することができる。このように、所望のライトカーテンに対して監視領域への外部からの進入の検出を有効化したり、あるいは無効化したりすることができる。
【０１２２】
起動スイッチ１２および積付開始スイッチ１３，１４は、作業者がパソコン１１を用いていずれかの動作領域に対応付けることができる。このように、各スイッチのそれぞれと有効化される複数の動作領域とが対応付けられるため、作業者は、作業内容に応じて操作するスイッチを変えるだけで所望の動作領域を有効化させてその動作領域内でロボット３０を動作させることができる。
【０１２３】
また、各スイッチと有効化される動作領域とを対応付けること、スイッチが操作されたときにスイッチに対応する動作領域が有効化されること、監視領域に応じてライトカーテンを有効化または無効化すること、および積み付け作業が完了したときに監視領域が無効化されることなど、これら全てを作業者はパソコンを用いて予め設定することができる。このため、セーフティＰＬＣのような特別な制御装置を用いてプログラムを組む必要がない。
【０１２４】
[変形例]
以上、本発明における主な実施の形態を説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限られない。
【０１２５】
本実施の形態においては、複数の動作領域が互いに一部の領域で重複するものであったが、これに限らない。たとえば、複数の動作領域が互いに重複する領域を含むことなく隣接するものであってもよい。仮に、複数の動作領域が互いに重複する領域を含むことなく隣接する場合、動作制御装置１００は、以下のように動作してもよい。すなわち、動作制御装置１００は、隣り合う複数の動作領域のうちのいずれかの動作領域の範囲内にロボット３０の動作範囲が含まれると予測するとサーボアンプ６１への電力供給を遮断しない一方で、隣り合う複数の動作領域のうちのいずれの動作領域の範囲内にもロボット３０の動作範囲が含まれないと予測するとサーボアンプ６１への電力供給を遮断する。たとえば、図８（ｂ）に示す監視領域１と監視領域２とが重複せずに隣接する場合を想定する。動作制御装置１００は、ロボット３０が監視領域０の範囲外になって監視領域１に移動すると予測した場合、監視領域１が設定されていても、ロボット３０の動作範囲が監視領域０の範囲内に含まれないため、サーボアンプ６１への電力供給を遮断するものであってもよい。
【０１２６】
なお、上記の例に限らず、複数の動作領域が互いに重複する領域を含むことなく隣接する場合、動作制御装置１００は、以下のように動作してもよい。すなわち、動作制御装置１００は、隣り合う複数の動作領域のうちのいずれかの動作領域の範囲内にロボット３０が含まれると予測するとサーボアンプ６１への電力供給を遮断しない一方で、隣り合う複数の動作領域のうちのいずれの動作領域の範囲内にもロボット３０が含まれないと予測するとサーボアンプ６１への電力供給を遮断するものであってもよい。たとえば、図８（ｂ）に示す監視領域１と監視領域２とが重複せずに隣接する場合を想定する。動作制御装置１００は、ロボット３０が監視領域０の範囲外になって監視領域１に移動すると予測した場合、監視領域１が設定されており、かつ予測動作後のロボット３０が監視領域１の範囲内に含まれていれば、サーボアンプ６１への電力供給を遮断しない。一方、動作制御装置１００は、ロボット３０が監視領域０の範囲外になって監視領域１に移動すると予測した場合、監視領域１が設定されていても、予測動作後のロボット３０が監視領域１の範囲内に含まれていなければ、サーボアンプ６１への電力供給を遮断するものであってもよい。
【０１２７】
本実施の形態においては、ロボット３０の動作が許可される動作領域を作業者によって設定することができるようになっていたが、ロボット３０による進入が禁止される禁止領域を作業者によって設定することができるものであってもよい。たとえば、作業者は、パソコン１１から禁止領域を設定するための指令を入力すると、動作制御装置１００が有する禁止領域設定部（図示は省略）によって禁止領域が設定される。そして、動作制御部１１０は、サーボアンプ６１への電力供給を遮断した場合に惰性で進行することによってロボット３０が禁止領域内に進入すると予測した場合に、サーボアンプ６１への電力供給を遮断するものであってもよい。
【０１２８】
また、禁止領域は、作業者によって設定するものではなく、動作制御装置１００によって自動的に設定されるものであってもよい。たとえば、図４などに示す本実施の形態の例では、動作領域はロボット３０のＲ軸を含んで設定されなければならなかった。仮に作業者によってロボット３０のＲ軸を含まずに動作領域が設定された場合、設定された動作領域は動作制御装置１００によって禁止領域に自動的に変更されるものであってもよい。
【０１２９】
このように、禁止領域を設けることにより、設定された禁止領域内には可動装置が進入することがないため、作業者は禁止領域内で安全に作業を進めることができる。
【０１３０】
本実施の形態においては、作業者は設置面と平行方向に動作領域を設定することができたが、これに限らない。たとえば、作業者は設置面と垂直方向に動作領域を設定することができてもよい。さらに、動作制御装置１００は、サーボアンプ６１への電力供給を遮断したときに惰性で進行することによって、ロボット３０の各構成が所定の動作領域内であるか否かを判定するものであってもよい。
【０１３１】
具体的に、動作制御装置１００は、ロボット３０が最も高くなる位置（たとえば、図２に示す上限点）と、ロボット３０のエンドエフェクタ４４の底辺の位置（たとえば、図２に示す下限点）とを予測し、上限点および下限点が垂直方向の監視領域内に存在するか否かを判定する。そして、動作制御装置１００は、判定の結果、上限点および下限点が垂直方向の監視領域外になると予測された場合にサーボアンプ６１への電力供給を遮断するものであってもよい。
【０１３２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１３３】
１  動作制御システム、１０  ロボット制御盤、１１  パソコン、１２  起動スイッチ、１３，１４  積付開始スイッチ、２１〜２５  ライトカーテン、３０  ロボット、５０  駆動制御装置、６０  動力電源、６１  サーボアンプ、６２  電磁開閉器、７１  モータ、１００  動作制御装置、１１０  動作制御部、１１２  有効化部、１１３  警報領域設定部。
【図１】
2017060989.tif 000003
【図２】
2017060989.tif 000004
【図３】
2017060989.tif 000005
【図４】
2017060989.tif 000006
【図５】
2017060989.tif 000007
【図６】
2017060989.tif 000008
【図７】
2017060989.tif 000009
【図８】
2017060989.tif 000010
【図９】
2017060989.tif 000011
【図１０】
2017060989.tif 000012
【国際調査報告】
2017060989.tif 000013
2017060989.tif 000014
2017060989.tif 000015
2017060989.tif 000016