(57)【要約】【課題】自動装置の移動部に対する作業者などの接近乃至は接触を優れた信頼性をもって検出することができる、新規な構造のセンサ装置を提供すること。【解決手段】自動装置１２に設けられた移動可能な移動部１８と検出対象Ａの接近乃至は接触を検出するセンサ装置１０であって、検出対象Ａを移動部１８から離れた位置で検出する第一のセンサ２６を備えていると共に、検出対象Ａを第一のセンサ２６よりも移動部１８に近い位置で検出する第二のセンサ３６と、検出対象Ａを第一のセンサ２６よりも移動部１８に近い位置で検出する第三のセンサ５４とを備えており、検出対象Ａの移動部１８への接近を、第一のセンサ２６による検出可能位置よりも移動部１８に近い位置で第二のセンサ３６と第三のセンサ５４の両方によって検出する。【選択図】図１
2018155712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動装置に設けられた移動可能な移動部と検出対象の接近乃至は接触を検出するセンサ装置であって、
前記検出対象を前記移動部から離れた位置で検出する第一のセンサを備えていると共に、該検出対象を該第一のセンサよりも該移動部に近い位置で検出する第二のセンサと、該検出対象を該第一のセンサよりも該移動部に近い位置で検出する第三のセンサとを備えており、
該検出対象の該移動部への接近を、該第一のセンサによる検出可能位置よりも該移動部に近い位置で該第二のセンサと該第三のセンサの両方によって検出することを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記第二のセンサの検出領域と前記第三のセンサの検出領域は、前記移動部からの離隔方向の範囲が互いに異なっている請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記第二のセンサの検出領域と前記第三のセンサの検出領域が、互いに重なり合っている請求項１又は２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記第二のセンサと前記第三のセンサの少なくとも一方が、前記検出対象の前記移動部への接触を検出する接触センサとされている請求項１〜３の何れか一項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
接触センサとされた前記第二のセンサと前記第三のセンサの少なくとも一方が、弾性変形可能とされた誘電体層の表面に変形可能とされた第一の電極と第二の電極の各一方が固着された構造を有しており、それら第一の電極と第二の電極の該誘電体層を介した対向部分に対して対向方向に作用する圧力を静電容量値の変化に基づいて検出する静電容量型センサとされている請求項４に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記第二のセンサと前記第三のセンサが前記検出対象を互いに同じ検出原理によって検出する請求項１〜５の何れか一項に記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記第二のセンサと前記第三のセンサが一つの検出回路を共用する請求項６に記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記第一のセンサは前記移動部が移動し得る危険領域よりも外側で前記検出対象を検出可能とされている請求項１〜７の何れか一項に記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記移動部の外側に緩衝用の弾性クッション層が配されており、前記第二のセンサと前記第三のセンサが該移動部に対して該弾性クッション層よりも外側に配されている請求項１〜８の何れか一項に記載のセンサ装置。
【請求項１０】
前記第二のセンサと前記第三のセンサの間に中間クッション層が配されている請求項１〜９の何れか一項に記載のセンサ装置。
【請求項１１】
前記第二のセンサが前記検出対象の接触を検出する接触センサとされて、前記中間クッション層が該第二のセンサよりも外側に配されていると共に、該中間クッション層における該第二のセンサへの重ね合わせ面が、該第二のセンサに向けて突出する凸部を備えた凹凸面形状とされている請求項１０に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用ロボットなどの自動装置の移動部と検出対象の接近乃至は接触を検出するセンサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば産業の自動化の推進によって、工場などでは産業用ロボットや無人搬送車（ＡＧＶ）などの自動装置が一般的に用いられている。このような自動装置は、産業用ロボットのアームなどのように、全体乃至は一部が所定の作業を実行するために移動可能な移動部とされている。
【０００３】
ところで、人間の作業者と同じ空間で作業を行う協働ロボットなどの自動装置の採用が増えるに従って、自動装置の移動部と作業者の衝突を安全柵に代わる手段で防いで、安全性の向上を図ることが必要となってきている。例えば、産業用ロボットと作業者が同じ空間で作業を行う場合には、産業用ロボットのアームなどが動く際に、アームなどが作業者自身や作業者が使う工具などの他部材と衝突することによる事故の発生を防止し、接触時に作業者の負傷やアーム又は工具などの物の損傷を回避できることが重要である。
【０００４】
そこで、特許第５８０５２０８号公報（特許文献１）には、操作装置のグリッパアームの動作を第１センサ装置と第２センサ装置の検出結果に基づいて制御することで、衝突を回避し得る安全装置が提案されている。この安全装置は、操作装置からの距離が小さい第１センサ装置と第１センサ装置よりも操作装置からの距離が大きい第２センサ装置を備えており、第２センサ装置が反応した場合に操作装置の速度を通常よりも低減させると共に、第１センサ装置が反応した場合には、操作装置の動作を停止させることにより、操作装置と作業者などとの接触を防止する。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の安全装置では、操作装置により近い位置で作業者などを検出する第１センサ装置が故障などによって正常に作動しない場合には、操作装置と作業者などとの衝突を回避できないことから、更なる信頼性の向上が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５８０５２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、自動装置の移動部に対する作業者などの接近乃至は接触を優れた信頼性をもって検出することができる、新規な構造のセンサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。
【０００９】
すなわち、本発明の第一の態様は、自動装置に設けられた移動可能な移動部と検出対象の接近乃至は接触を検出するセンサ装置であって、前記検出対象を前記移動部から離れた位置で検出する第一のセンサを備えていると共に、該検出対象を該第一のセンサよりも該移動部に近い位置で検出する第二のセンサと、該検出対象を該第一のセンサよりも該移動部に近い位置で検出する第三のセンサとを備えており、該検出対象の該移動部への接近を、該第一のセンサによる検出可能位置よりも該移動部に近い位置で該第二のセンサと該第三のセンサの両方によって検出することを、特徴とする。
【００１０】
このような第一の態様に従う構造とされたセンサ装置によれば、自動装置の移動部に対する検出対象の接近乃至は接触を、三つのセンサによって高い信頼性で検出することができる。特に、第一のセンサの検出領域の遠位端よりも移動部に近い位置では、第二のセンサと第三のセンサの両方が検出対象の接近乃至は接触を検出するようになっている。これにより、検出対象と移動部の衝突の危険性がより高い近接状態では、検出対象が二つのセンサによって二重に検出されることから、より信頼性に優れた検出が実現されており、例えば、検出対象と移動部の衝突をより確実に防止できると共に、仮に第二のセンサと第三のセンサの何れかが故障などによって有効に作動しない場合にも、検出対象と移動部の衝突を回避することができる。
【００１１】
さらに、第一のセンサの検出領域の遠位端が、第二のセンサの検出領域および第三のセンサの検出領域よりも移動部から遠い位置に設定されていることから、第一のセンサによって検出対象の接近を移動部から離れた位置で検出した後、検出対象の更なる接近を第二のセンサと第三のセンサによって検出することができる。これにより、移動部と検出対象の距離に応じた移動部の制御などが可能とされて、例えば、第一のセンサによる接近の検出に対して移動部を減速させると共に、第二のセンサと第三のセンサによる更なる接近の検出に対して移動部を停止させるなど、三つのセンサの検出結果に基づいて移動部の段階的な制御を行うこともできる。
【００１２】
本発明の第二の態様は、第一の態様に記載されたセンサ装置において、前記第二のセンサの検出領域と前記第三のセンサの検出領域は、前記移動部からの離隔方向の範囲が互いに異なっているものである。
【００１３】
第二の態様によれば、第一のセンサの検出領域の遠位端よりも移動部に近い位置において、検出対象の移動部への接近を第二のセンサと第三のセンサによって段階的に検出することができる。例えば、第二のセンサの検出領域が第三のセンサの検出領域よりも移動部から遠い位置まで達するように設定されている場合には、検出対象の移動部への接近を第二のセンサによって検出すると共に、検出対象の移動部への更なる接近乃至は接触を第三のセンサによって検出することができる。これにより、第二のセンサによる検出対象の検出に対して移動部を更に減速させた後、第三のセンサによる検出対象の検出に対して移動部を停止させるなど、第二のセンサおよび第三のセンサの検出結果に基づいた移動部の段階的な制御も可能になる。また、例えば、通常時には第二のセンサによる検出結果に基づいて移動部の停止を制御して、第三のセンサを第二のセンサの故障時などに機能する予備的なセンサとすることもできる。
【００１４】
本発明の第三の態様は、第一又は第二の態様に記載されたセンサ装置において、前記第二のセンサの検出領域と前記第三のセンサの検出領域が、互いに重なり合っているものである。
【００１５】
第三の態様によれば、第二のセンサの検出領域と第三のセンサの検出領域が互いに重なり合う位置において、検出対象を第二のセンサと第三のセンサによって二重に検出することができて、検出精度の向上や検出の信頼性の向上などが図られる。
【００１６】
本発明の第四の態様は、第一〜第三の何れか１つの態様に記載されたセンサ装置において、前記第二のセンサと前記第三のセンサの少なくとも一方が、前記検出対象の前記移動部への接触を検出する接触センサとされているものである。
【００１７】
第四の態様によれば、第二のセンサと第三のセンサの少なくとも一方を接触センサとすることで、検出の信頼性の向上を図ることができると共に、例えば検出対象と移動部の接触を検出することで移動部を停止させるようにすれば、移動部の不必要な停止を防ぐことができる。
【００１８】
本発明の第五の態様は、第四の態様に記載されたセンサ装置において、接触センサとされた前記第二のセンサと前記第三のセンサの少なくとも一方が、弾性変形可能とされた誘電体層の表面に変形可能とされた第一の電極と第二の電極の各一方が固着された構造を有しており、それら第一の電極と第二の電極の該誘電体層を介した対向部分に対して対向方向に作用する圧力を静電容量値の変化に基づいて検出する静電容量型センサとされているものである。
【００１９】
第五の態様によれば、接触センサが変形可能な誘電体層と電極を有する柔軟な静電容量型センサとされていることにより、優れた検出精度が実現されると共に、検出対象の接触時に検出対象に作用する力が緩和され易くなって、安全性の更なる向上が図られる。
【００２０】
本発明の第六の態様は、第一〜第五の何れか１つの態様に記載されたセンサ装置において、前記第二のセンサと前記第三のセンサが前記検出対象を互いに同じ検出原理によって検出するものである。
【００２１】
第六の態様によれば、第二のセンサと第三のセンサの検出原理を同じにすることで、それら第二のセンサと第三のセンサの検出回路を同じ構造とすることができて、第二のセンサと第三のセンサの検出回路を容易に製造することができる。
【００２２】
本発明の第七の態様は、第六の態様に記載されたセンサ装置において、前記第二のセンサと前記第三のセンサが一つの検出回路を共用するものである。
【００２３】
第七の態様によれば、第二のセンサと第三のセンサにおいて一つの検出回路を共用することにより、構造の簡略化や検出回路の配設空間の省スペース化などが図られ得る。
【００２４】
本発明の第八の態様は、第一〜第七の何れか１つの態様に記載されたセンサ装置において、前記第一のセンサは前記移動部が移動し得る危険領域よりも外側で前記検出対象を検出可能とされているものである。
【００２５】
第八の態様によれば、移動部との衝突が生じ得る危険領域への侵入前に、検出対象を第一のセンサによって検出することができる。また、アームロボットのように移動部の移動が所定の範囲内に限定される場合には、第一のセンサとして固定的な検出領域を有するものを採用することができて、第一のセンサの設置などが容易になると共に、第一のセンサによる検出の信頼性の向上なども図られ得る。
【００２６】
本発明の第九の態様は、第一〜第八の何れか１つの態様に記載されたセンサ装置において、前記移動部の外側に緩衝用の弾性クッション層が配されており、前記第二のセンサと前記第三のセンサが該移動部に対して該弾性クッション層よりも外側に配されているものである。
【００２７】
第九の態様によれば、弾性クッション層の緩衝性によって、検出対象が移動部に接触する際の作用力が低減される。しかも、第二のセンサと第三のセンサが弾性クッション層よりも外側に配されることにより、第二のセンサと第三のセンサの少なくとも一方が接触センサであったとしても、検出精度に対する弾性クッション層の影響を抑えることができる。
【００２８】
本発明の第十の態様は、第一〜第九の何れか１つの態様に記載されたセンサ装置において、前記第二のセンサと前記第三のセンサの間に中間クッション層が配されているものである。
【００２９】
第十の態様によれば、中間クッション層の緩衝性によって、検出対象が移動部に接触する際の作用力が低減される。更に、第二のセンサと第三のセンサの間に中間クッション層を配することによって、第二のセンサと第三のセンサの検出感度などを中間クッション層によって調節することもできる。
【００３０】
本発明の第十一の態様は、第十の態様に記載されたセンサ装置において、前記第二のセンサが前記検出対象の接触を検出する接触センサとされて、前記中間クッション層が該第二のセンサよりも外側に配されていると共に、該中間クッション層における該第二のセンサへの重ね合わせ面が、該第二のセンサに向けて突出する凸部を備えた凹凸面形状とされているものである。
【００３１】
第十一の態様によれば、中間クッション層の凸部を第二のセンサの検出部分に重ね合わせることによって、例えば、検出対象の接触時に第二のセンサの検出部分に作用する力が、中間クッション層の緩衝性によって低減されるのを抑えて、第二のセンサによる接触の検出を感度良く実現することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、自動装置の移動部に対する検出対象の接近乃至は接触を、三つのセンサによって高い信頼性で検出することができ、特に、第一のセンサの第一の検出領域よりも移動部に近い位置において、二つのセンサによる信頼性に優れた検出が実現される。しかも、第一のセンサによって検出対象の接近を移動部から離れた位置で検出すると共に、検出対象の更なる接近を第二のセンサと第三のセンサによって検出することが可能であり、例えば三つのセンサの検出結果に基づいて移動部の段階的な制御を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第一の実施形態としてのセンサ装置を備えたロボットを示す側面図。
【図２】図１に示すロボットのアームの一部を概略的に示す断面図。
【図３】図２に示す第二のセンサを分解状態で概略的に示す斜視図。
【図４】図２に示す第一，第二のセンサおよびそれらの検出回路を含むハードウエアのブロック図。
【図５】図４に示すハードウエアで実現される主たる機能のブロック図。
【図６】図２に示す第一，第二のセンサおよびそれらの検出回路を含む別態様のハードウエアのブロック図。
【図７】本発明の別の一実施形態としてのアームの一部を概略的に示す断面図。
【図８】本発明のまた別の一実施形態としてのアームの一部を概略的に示す断面図。
【図９】本発明の第二の実施形態としてのセンサ装置を備えたロボットを構成するアームの一部を概略的に示す断面図。
【図１０】本発明の更に別の一実施形態としてのアームの一部を概略的に示す断面図。
【図１１】本発明の第三の実施形態としてのセンサ装置を備えたロボットを示す側面図。
【図１２】図１１に示すロボットのアームの一部を概略的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３５】
図１には、本発明の第一の実施形態としてのセンサ装置１０を備えた自動装置としてのロボット１２が示されている。ロボット１２は、床１４に固設された支持台１６に対して、移動部としてのアーム１８が移動可能に取り付けられた構造を有しており、支持台１６およびアーム１８に設けられたセンサ装置１０が、アーム１８と検出対象としての作業者Ａとの接近乃至は接触を検出するようになっている。
【００３６】
より詳細には、支持台１６によって支持されたアーム１８は、関節部で相互に接続されて相対傾動可能とされたリンク２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを備えており、リンク２０ａが支持台１６に対して傾動可能に接続されていると共に、リンク２０ｄにはエンドエフェクタとして把持部２２が設けられている。
【００３７】
なお、本実施形態では、各リンク２０ａ〜２０ｄを接続する関節部分およびリンク２０ａと支持台１６の接続部分が、何れも図１の紙面直交方向に延びる回動軸２４を中心として傾動可能とされているが、ロボット１２は、例えば、図１の上下方向や左右方向に延びる回動軸を中心とする傾動やリンク中心軸回りでのねじりなども可能とされ得る。また、アーム１８のエンドエフェクタとして把持部２２を例示したが、ロボット１２が行う作業に応じて、吸引ハンドなどの各種公知のエンドエフェクタを採用することもできる。
【００３８】
また、支持台１６には、センサ装置１０を構成する第一のセンサ２６が設けられている。第一のセンサ２６は、支持台１６から比較的に遠い位置の作業者Ａを検出可能なセンサであって、例えばレーザーセンサや超音波センサなどとされており、支持台１６から前方に向けてレーザー光や超音波を照射することで、前方から支持台１６に接近する作業者Ａを支持台１６およびアーム１８から離れた位置で検出することができる。第一のセンサ２６が作業者Ａを検出可能な第一の検出領域２８は、図１に二点鎖線で示すように、支持台１６から前方に向けて延びており、後述する第二の検出領域３８および第三の検出領域５６に比して、ロボット１２からより遠い位置まで達している。更に、第一の検出領域２８は、図１中の紙面直交方向に所定の幅で帯状に或いは扇状に広がっている。
【００３９】
本実施形態では、第一のセンサ２６が移動しない支持台１６に設けられており、第一のセンサ２６の第一の検出領域２８が、アーム１８が移動し得る範囲である危険領域２９を含んで、危険領域２９の周囲まで広がっている。これにより、第一のセンサ２６は、図１中に一点鎖線で示す危険領域２９よりも外側で作業者Ａを検出可能とされており、危険領域２９に対する作業者Ａの侵入よりも前に作業者Ａを検出することができる。尤も、第一の検出領域２８は、例えばアーム１８の移動に伴って変化するように設定することもできる。
【００４０】
本実施形態の危険領域２９は、所定の高さにおいて水平方向に延びるように設定されており、図１に一点鎖線で示すように支持台１６の前方に設定されている。危険領域２９は、必ずしもアーム１８が移動可能で作業者Ａとアーム１８の衝突が生じ得る領域の全体である必要はなく、作業者Ａとアーム１８の衝突が生じ得る領域の一部であっても良い。具体的には、危険領域２９は、例えば、作業者Ａが接近し得るアーム１８の前方だけに設定されていても良いし、高さ方向の一部だけに設定されていても良く、作業者Ａの接近が問題にならないアーム１８の上方には設定されない場合もある。そして、第一のセンサ２６の第一の検出領域２８が危険領域２９よりも外側まで広がるように設定されていることにより、作業者Ａとアーム１８の接触より前に第一のセンサ２６が作業者Ａを検出することができる。
【００４１】
なお、第一のセンサ２６は、支持台１６に設けられるレーザーセンサ又は超音波センサに限定されるものではなく、目的とする第一の検出領域２８を実現可能な各種公知のセンサを採用することができる。具体的には、例えば、ライトカーテンや光電センサなどを支持台１６やその周囲に設ける他、支持台１６の前側に位置する床１４の表面にマット状の面圧センサを敷設することにより、作業者Ａの支持台１６への接近を検出する第一のセンサ２６を構成することなども可能である。
【００４２】
また、図２に示すように、リンク２０の外側には、それぞれシールド層３０が設けられている。シールド層３０は、シールド層３０の内側に配されたアーム１８から外側へ放射される電磁波などを遮るために設けられており、例えば鉄や銅、アルミニウム合金などの導電性金属で形成されている。本実施形態のシールド層３０は、例えば、金属粉末をゴムや合成樹脂などの基材に分散させてなる塗料によって、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などで形成された柔軟且つ絶縁性の樹脂フィルムである支持体３２の表面に対して、シルクスクリーン印刷などの方法で形成されている。そして、シールド層３０は、支持体３２をリンク２０の表面に貼り付けることにより、リンク２０の外面を覆うように配されている。なお、シールド層３０は、金属の薄板やメッシュで形成しても良いし、金属粉末を基材に分散させた塗料をリンク２０の表面に直接吹き付けるなどして塗膜を形成することで得ることもできる。また、支持体３２の厚さは、柔軟に変形可能とされていれば、特に限定されるものではない。
【００４３】
また、シールド層３０の外側には、弾性クッション層３４が設けられている。弾性クッション層３４は、ゴムや樹脂エラストマなどで形成されており、好適には、連続気泡又は独立気泡の発泡体、或いはそれら連続気泡と独立気泡の混在した発泡体とされている。弾性クッション層３４の形成材料は、特に限定されないが、例えば、半硬質の発泡ウレタンなどが好適に採用され得る。尤も、弾性クッション層３４は、非発泡のゴムや樹脂エラストマで形成されていても良い。
【００４４】
本実施形態の弾性クッション層３４は、リンク２０側となる内面３５が、凹凸のあるリンク２０の外面に対応する形状とされていると共に、リンク２０と反対側となる外面が平面とされている。なお、本実施形態では、シールド層３０および支持体３２が弾性クッション層３４とリンク２０の間に配されているが、シールド層３０および支持体３２は何れも柔軟且つ十分に薄肉とされてリンク２０の外面に沿って配されることから、弾性クッション層３４は実質的にリンク２０の外面に対して直接的に重ね合わされている。また、図２では、リンク２０の外面の凹凸が概略的に図示されているが、リンク２０の外面の凹凸は、例えば、アーム１８の制御回路や配線の配設、リンク筐体のデザインやねじ止め構造などによって形成され得る。
【００４５】
さらに、弾性クッション層３４の外側には、第二のセンサ３６が重ね合わされている。第二のセンサ３６は、アーム１８に対する作業者Ａの接触を検出する接触センサであって、本実施形態では静電容量型の面状感圧センサが採用されている。尤も、第二のセンサ３６は、各種公知の接触センサを採用可能であり、例えば、圧電セラミックスを用いた衝撃センサ、抵抗膜方式や赤外線方式や表面弾性波方式などのタッチセンサ、接触時の弾性層の変形による空気の流れを検出する流量センサ、メンブレンスイッチなどをいずれも採用できる。更に、第二のセンサ３６としてロボット１２に内蔵されるセンサを利用することも可能であり、例えば、ロボット１２に内蔵された力覚センサやトルクセンサ、エンコーダセンサなどを第二のセンサ３６として採用することもできる。なお、第二のセンサ３６によって作業者Ａを検出可能な第二の検出領域３８は、図１，２に二点鎖線で示すように、第一のセンサ２６の第一の検出領域２８よりもアーム１８に近い位置に設定されている。
【００４６】
本実施形態の第二のセンサ３６は、図３に示すように、誘電体層４０の両面に対して、複数の第一の電極４２を並列的に備える第一の電極シート４４と、複数の第二の電極４６を並列的に備える第二の電極シート４８との各一方を重ね合わせて固着した構造を有している。
【００４７】
誘電体層４０は、ゴムや樹脂エラストマで形成された弾性変形可能なシート状の電気絶縁体であって、好適には、体積変化が殆ど生じない非発泡のゴムで形成されている。なお、誘電体層４０は、後述する第一の電極シート４４および第二の電極シート４８に一体形成され得る。
【００４８】
第一の電極シート４４は、電気絶縁性でシート状とされた基体５０に対して、導電性を有する帯状の第一の電極４２の複数が並列的に形成された構造を有している。第一の電極４２は、ゴムなどの弾性材料にカーボンフィラーや金属粉などの導電材料を混合して形成されており、伸縮変形可能とされている。なお、第一の電極４２は、基体５０に対して、スクリーン印刷などによって形成され得る。
【００４９】
第二の電極シート４８は、第一の電極シート４４と同様に、電気絶縁性でシート状とされた基体５０に対して、導電性で伸縮変形可能な帯状の第二の電極４６が並列的に複数形成された構造を有している。第二の電極４６の形成材料や基体５０への形成方法などは、第一の電極４２と同様である。
【００５０】
そして、第一の電極シート４４と第二の電極シート４８が、誘電体層４０に対して厚さ方向の各一方側から重ね合わされて、接着や溶着などの手段によって相互に固着されることにより、第二のセンサ３６が形成されている。かかる誘電体層４０と第一，第二の電極シート４４，４８の重ね合わせ状態において、第一の電極４２の長手方向と第二の電極４６の長手方向が互いに異なる方向とされており、それら第一の電極４２と第二の電極４６が誘電体層４０を介して相互に交差対向している。これにより、第一の電極４２と第二の電極４６の交差対向部分には、対向方向に作用する圧力を静電容量の変化に基づいて検出する圧力検出部５２がそれぞれ形成されている（図２参照）。従って、複数の圧力検出部５２が分散して配置された構造を有する第二のセンサ３６は、面に作用する圧力を静電容量の変化に基づいて検出する静電容量型の面圧センサとされている。なお、図３では、矩形シート状の第二のセンサ３６が示されているが、第二のセンサ３６の具体的な形状は、リンク２０ａ〜２０ｄの形状などに応じて適宜に設定される。また、第一の電極４２と第二の電極４６は、帯状に限定されず、例えばそれぞれ独立した複数のスポット状とされて、各別に対向するように配置されていても良い。
【００５１】
更にまた、第二のセンサ３６の外側には、第三のセンサ５４が重ね合わされている。第三のセンサ５４は、第二のセンサ３６と同様の接触センサとされており、第二のセンサ３６と実質的に同一の構造を有していることから、図中に同一の符号を付すことにより詳細な説明を省略する。また、第三のセンサ５４によって作業者Ａを検出可能な第三の検出領域５６は、第一のセンサ２６の第一の検出領域２８よりもアーム１８に近い位置に設定されている。なお、第三のセンサ５４の第三の検出領域５６は、第二のセンサ３６の第二の検出領域３８と同じとされて、互いに重なり合う位置に設定されており、本実施形態では第二のセンサ３６と第三のセンサ５４が接触センサであることから、図１，２に二点鎖線で示すように、第二の検出領域３８と第三の検出領域５６が第三のセンサ５４の表面に設定されている。
【００５２】
また、主たるハードウエアのブロック図を図４に示すように、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４には、それぞれ検出回路５８ａ，５８ｂが接続されている。本実施形態の第二のセンサ３６と第三のセンサ５４は、何れも静電容量型センサとされており、静電容量の変化という互いに同じ検出原理に基づいて作業者Ａを検出することから、第二のセンサ３６に接続される検出回路５８ａと第三のセンサ５４に接続される検出回路５８ｂが互いに同一の構造とされている。以下では、検出回路５８ａについて説明し、検出回路５８ｂの具体的な構成については、図中に検出回路５８ａと同一の符号を付すことで説明を省略する。
【００５３】
検出回路５８ａは、プリント基板５９に各種の集積回路やコネクタなどが実装された構造を有しており、プリント基板５９に実装されたアナログ入力部６０において第二のセンサ３６の第一，第二の電極４２，４６に接続されている。また、検出回路５８ａは、第二のセンサ３６の静電容量の検出信号を対応する電圧に変換するＣ−Ｖ変換回路６２を備えていると共に、Ｃ−Ｖ変換回路６２と接続されたマイクロコンピュータ６４を備えている。このマイクロコンピュータ６４は、第二のセンサ３６の複数の圧力検出部５２に対して検出用電流を走査的に流して、各圧力検出部５２に作用する圧力をそれぞれ検出させるなど、第二のセンサ３６による圧力の検出を制御する機能を備えている。更に、マイクロコンピュータ６４は、第二のセンサ３６の静電容量の検出信号から変換された電圧信号を、フィルタリングしてノイズを低減した後、デジタル信号に変換する機能を備えている。なお、検出回路５８ａに設けられた電源入力部６６に対して外部の図示しない電源装置が接続されており、電源装置の直流電流が、ＤＣ−ＤＣコンバータ６８によって電圧を調節された状態で、電圧監視部７０を介してマイクロコンピュータ６４に供給される。
【００５４】
なお、第二のセンサ３６に接続される検出回路５８ａのマイクロコンピュータ６４と、第三のセンサ５４に接続される検出回路５８ｂのマイクロコンピュータ６４は、第二のセンサ３６の検出結果と第三のセンサ５４の検出結果を相互に比較参照するなどして、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４が正常に作動しているか否かなどを監視し合うようにしても良い。
【００５５】
そして、検出回路５８ａ，５８ｂの各マイクロコンピュータ６４が生成したデジタル信号は、検出回路５８ａ，５８ｂのデジタル出力部７２，７２から外部へ出力される。検出回路５８ａ，５８ｂから出力されるデジタル信号は、例えば、安全装置７４や報知装置７６などに送信される。この第二，第三のセンサ３６，５４の検出信号から生成されたデジタル信号に基づいて、安全装置７４がアーム１８の減速や停止を実行したり、モニターやスピーカーなどの報知装置７６が例えばアーム１８への接近に対する警告や、停止したアーム１８の再始動に必要な操作手順などを表示したりするようにできる。
【００５６】
図５には、マイクロコンピュータ６４を含むハードウエアで実現される主たる機能のブロック図が示されている。即ち、先ず、ステップ（以下、Ｓ）１において、第二のセンサ３６の各圧力検出部５２へ走査的に給電して、各圧力検出部５２の静電容量を測定する。次に、Ｓ２において、第二のセンサ３６の各圧力検出部５２の静電容量値に基づいて各圧力検出部５２に作用した圧力の値を取得する。また次に、Ｓ３において、取得した作用圧力値を予め入力設定された閾値と比較して、アーム１８に対する作業者Ａの接触の有無を判定する。Ｓ３で人体の接触があったと判定された場合には、Ｓ４において、接触の場所や検出した圧力の大きさなどを考慮して、接触場所に対応したアーム１８の運動速度の抑制信号を出力する。この速度の抑制信号に基づいて、安全装置７４がアーム１８の作動を制御する（例えば、アーム１８を減速又は停止させる）と共に、報知装置７６が必要に応じて危険報知警報の発令などを実行する。
【００５７】
また、図４に示されたハードウエアブロック構成と図５に示された機能ブロック構成とを実現するための具体的なハードウエアの電気素子の回路構造は、同じに設計されている。例えば、図４のアナログ入力部６０やＣ−Ｖ変換回路６２、電圧監視部７０、デジタル出力部７２、入出力部（Ｉ／Ｏ）だけでなく、マイクロコンピュータ６４もＤＩＰやＳＩＰ、ＰＧＡやＳＯＪなど各種形式で同じパッケージのものが採用され得る。なお、マイクロコンピュータ６４としては、外部の記憶素子を利用しても良いが、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの目的とする機能を実現する論理回路を備えたパッケージ品であっても良い。そして、例えばマイクロコンピュータ６４に設定される閾値の設定値だけを必要に応じて異ならせて使用することもできる。
【００５８】
また、図６に示すように、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４は、一つの検出回路７７に接続されていても良い。即ち、検出回路７７は、例えばマイクロコンピュータ６４が第二のセンサ３６用の入出力チャネルと第三のセンサ５４用の入出力チャネルを備えており、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４の検出作動の制御や検出信号の処理などを並列的に実行可能とされている。本実施形態では、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４が静電容量の変化に基づいて接触を検出する同一の検出原理を有するセンサとされていることから、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４において一つの検出回路７７の共用が可能とされている。
【００５９】
本実施形態のセンサ装置１０は、第一〜第三のセンサ２６，３６，５４と、第一のセンサ２６の図示しない検出回路と、第二，第三のセンサ３６，５４の検出回路５８ａ，５８ｂと、シールド層３０および支持体３２と、弾性クッション層３４とを、含んで構成されており、ロボット１２の支持台１６およびアーム１８に取り付けられている。尤も、センサ装置１０に加えて更なる別のセンサを設けて、作業者Ａの検出精度の向上や検出の多段階化などを図ることもできる。
【００６０】
このような構造とされたセンサ装置１０を備えるロボット１２に対して、図１に示すように、検出対象としての作業者Ａが接近すると、作業者Ａは、先ず第一のセンサ２６によってアーム１８から比較的に遠い位置で検出される。第一のセンサ２６が作業者Ａを検出すると、第一のセンサ２６の検出信号が図示しない検出回路によってデジタル信号に変換されて、安全装置７４や報知装置７６などに送信される。これにより、安全装置７４によってアーム１８の移動速度が低減されると共に、作業者Ａに対して報知装置７６によってアーム１８から離れるように警告する。なお、安全装置７４や報知装置７６は、支持台１６やリンク２０に収容され得る。更に、第一のセンサ２６の図示しない検出回路や第二，第三のセンサ３６，５４の検出回路５８ａ，５８ｂなども、支持台１６やリンク２０に収容され得る。
【００６１】
減速後のアーム１８の移動速度は、第一のセンサ２６によって検出された作業者Ａのアーム１８からの距離などに応じて適宜に設定されるが、例えば、２５０ｍｍ／ｓｅｃ以下まで減速させることにより、第二，第三のセンサ３６，５４によって作業者Ａのアーム１８への接触を検知した場合にアーム１８を停止させることで、作業者Ａに作用する力を十分に小さくすることができる。
【００６２】
次に、作業者Ａがアーム１８に対して更に接近して、作業者Ａがアーム１８に接触すると、作業者Ａは、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４の両方によって、第一のセンサ２６の第一の検出領域２８の遠位端（前端）よりもアーム１８に近い位置で検出される。そして、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４によって作業者Ａのアーム１８への接触が検出されて、検出回路５８ａ，５８ｂによってデジタル信号に変換された第二，第三のセンサ３６，５４の検出信号が、例えば、安全装置７４や報知装置７６などに送信されることにより、安全装置７４がアーム１８の作動を停止する一方、報知装置７６が作業者Ａに対してアーム１８から離れるように警告すると共に、報知装置７６がアーム１８の再始動に必要な手順などを表示する。
【００６３】
このように、本実施形態におけるセンサ装置１０を備えたロボット１２によれば、アーム１８から遠距離で作業者Ａを検出する第一のセンサ２６と、アーム１８から近距離で作業者Ａを検出する第二のセンサ３６および第三のセンサ５４との３つのセンサを備えている。それ故、それら３つのセンサ２６，３６，５４の各検出結果に基づいて、作業者Ａの接近と接触をより高い信頼性で検出することができる。
【００６４】
しかも、作業者Ａがアーム１８に接触する前に、作業者Ａの接近を第一のセンサ２６で検出することによって、アーム１８が減速されるようにしたことで、作業者Ａのアーム１８への接触が検出された場合には、アーム１８を速やかに停止させることができる。それ故、アーム１８の接触によって作業者Ａに作用する力が十分に小さくなって、接触によって作業者Ａが痛みを感じたり、アーム１８が損傷したりするなどの不具合を回避することができる。
【００６５】
さらに、第一のセンサ２６よりもアーム１８に近い位置において、作業者Ａが第二のセンサ３６と第三のセンサ５４の両方によって検出されるようになっている。これにより、作業者Ａとアーム１８の接触時に、アーム１８の停止をより優れた信頼性で実行させることができて、作業者Ａとアーム１８の間に作用する力が低減されることで、安全性の向上が図られる。
【００６６】
しかも、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４が、何れも変形可能な誘電体層４０と電極４２，４６を有する柔軟な静電容量型センサとされていることにより、優れた検出精度が実現されると共に、作業者Ａとアーム１８の接触時に作業者Ａに作用する力がより緩和されて、安全性の更なる向上も図られる。
【００６７】
特に本実施形態では、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４が何れも接触センサとされており、第二のセンサ３６の第二の検出領域３８と第三のセンサ５４の第三の検出領域５６が互いに重なり合っていることから、アーム１８に対する作業者Ａの接触が第二のセンサ３６と第三のセンサ５４の両方によって検出される。従って、アーム１８と作業者Ａの接触の検出に基づいたアーム１８の停止が、より優れた信頼性で実行されることから、アーム１８と作業者Ａの接触時に作用する力がより確実に低減されて、安全性の更なる向上が図られている。
【００６８】
また、本実施形態では、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４が何れも弾性クッション層３４よりも外側に配されていることから、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４による作業者Ａの接触の検出精度が、弾性クッション層３４の緩衝性によって低下するのを防ぐことができる。それ故、アーム１８と作業者Ａの接触に際して、作業者Ａに作用する力を弾性クッション層３４の緩衝性によって低減しつつ、作業者Ａの接触を第二，第三のセンサ３６，５４によって有効に検出することができる。
【００６９】
また、作業者Ａを近距離で検出する第二のセンサ３６と第三のセンサ５４は、何れも静電容量の変化に基づいて作業者Ａの接触を検出する静電容量型センサとされている。このように、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４が同じ検出原理を有するセンサとされていることにより、互いに同じ検出回路５８ａ，５８ｂを用いることが可能とされており、検出回路５８ａ，５８ｂの構造の共通化によって、検出回路５８ａ，５８ｂの製造や管理などが容易とされている。
【００７０】
しかも、図６に示すように、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４の両方を一つの検出回路７７に接続して、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４が検出回路７７を共用することも可能であり、構造の簡略化や検出回路７７を配設するための空間の省スペース化なども図られ得る。
【００７１】
また、本実施形態では、第一のセンサ２６の第一の検出領域２８が、アーム１８が移動し得る危険領域２９の周囲を含むように固定的に設定されている。これにより、作業者Ａがアーム１８と衝突し得る危険領域２９へ侵入する前に、作業者Ａがアーム１８から十分に離れた位置で第一のセンサ２６によって検出されて、作業者Ａのアーム１８への接触より前にアーム１８を十分に減速することができる。
【００７２】
なお、図７に示すように、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４の間に中間クッション層７８を設けても良い。この中間クッション層７８は、例えば第三のセンサ５４とシールド層３０の間に設けられる弾性クッション層３４と同様の弾性材料で形成されており、略平板形状とされている。このような中間クッション層７８を備える構造によれば、作業者Ａがアーム１８に接触する際の緩衝性を更に向上させることができると共に、それぞれ接触センサとされた第二のセンサ３６と第三のセンサ５４の検出感度を、中間クッション層７８によって調節することができて、例えば、第二のセンサ３６の検出感度を第三のセンサ５４の検出感度よりも低く設定することが容易になる。
【００７３】
また、図８に示すように、第二のセンサ３６への重ね合わせ面が凹凸面形状とされた中間クッション層８０を第二のセンサ３６と第三のセンサ５４の間に設けることも可能である。この中間クッション層８０は、第二のセンサ３６の外側に配されて、第二のセンサ３６に向けて突出する複数の凸部８２を備えており、それら複数の凸部８２が第二のセンサ３６の複数の圧力検出部５２とそれぞれ対応する部分に設けられて、第二のセンサ３６の圧力検出部５２に接触している。これによれば、作業者Ａがアーム１８に接触する際に、作業者Ａに作用する力を効果的に低減しながら、第二のセンサ３６の検出部分である各圧力検出部５２には、接触による圧力を凸部８２によって集中的に作用させて、作業者Ａのアーム１８への接触を優れた感度で検出することができる。なお、圧力検出部５２に対応した凸部８２の態様は、接触圧力を圧力検出部５２へ効率的に伝達し得るものであれば良く、例えば、凸部８２と略同じ位置にだけ圧力検出部５２を設ける他、図示のように少なくとも一部が圧力検出部５２上に位置する凸部８２を設けるなどの態様であっても良い。
【００７４】
また、図９には、本発明の第二の実施形態としてのセンサ装置９０を備える自動装置としてのロボット９２の一部が示されている。本実施形態のロボット９２は、リンク２０の外側にセンサ装置９０が装着された構造を有している。以下の説明において、第一の実施形態と実質的に同一の部材および部位については、図中に同一の符号を付すことで説明を省略する。なお、ロボット９２の全体は、第一の実施形態のロボット１２と同様であり、アーム１８を支持する図示しない支持台には、第一の実施形態と同様の図示しない第一のセンサが設けられている。また、図９と後述する図１０では、見易さのために、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４の電極や誘電体層を省略して示すが、それら第二のセンサ３６と第三のセンサ５４の具体的な構造は、第一の実施形態と同様である。
【００７５】
より詳細には、リンク２０の外面には、弾性クッション層３４が固着されている。弾性クッション層３４は、リンク２０側に位置する内面３５がリンク２０の表面の凹凸に対応する面形状とされていると共に、リンク２０と反対側に位置する外面が複数の平面で構成されている。
【００７６】
弾性クッション層３４の外側には、シールド層３０と第二のセンサ３６が配されている。本実施形態のシールド層３０は、第二のセンサ３６の第二の電極シート４８の表面に印刷されており、第二のセンサ３６と弾性クッション層３４の間にシールド層３０が配されている。
【００７７】
さらに、第二のセンサ３６の外側には、第三のセンサ５４が配されており、第三のセンサ５４の外側が表皮９４によって覆われている。表皮９４は、皮革、布、ビニルシートやゴムシートを含むエラストマシートなどの柔軟な材料で形成されており、第三のセンサ５４に対する汚れの付着などを防止する。
【００７８】
このような本実施形態に従う構造のセンサ装置９０を備えたロボット９２においても、第一の実施形態と同様に、アーム１８から離れた遠い位置で検出対象を検出する図示しない第一のセンサと、アーム１８に対する検出対象の接触を検出する第二のセンサ３６および第三のセンサ５４とによって、アーム１８が作業者などの検出対象に衝突するのを防ぐことができる。
【００７９】
また、シールド層３０は、本実施形態に示すように、第二のセンサ３６および第三のセンサ５４よりもリンク２０に近い内側に配されていれば良く、弾性クッション層３４よりも外側に配することもできる。しかも、本実施形態では、シールド層３０が第二のセンサ３６の第二の電極シート４８に固着されていることにより、シールド層３０を支持するための支持体が不要とされて、構造の簡略化や部品点数の削減が図られる。
【００８０】
なお、図９では、弾性クッション層３４の外面を複数の平面からなる略矩形箱状とした例を示しているが、これは理解を容易にするために簡略化したものであって、弾性クッション層３４の外面の形状としては、リンク２０の表面に比して第二，第三のセンサ３６，５４およびシールド層３０を設け易い任意の面形状が好適に採用される。更に、例えば弾性クッション層３４の外面形状を、特定の意匠の少なくとも一部をなすように設定することもできる。更にまた、弾性クッション層３４で覆われるリンク２０の表面形状は、特に限定されない。
【００８１】
また、図１０に示すように、リンク２０を覆うように支持カバー９６を配設して、支持カバー９６の表面に対して、シールド層３０と弾性クッション層３４と第二，第三のセンサ３６，５４と表皮９４とを設ける構造も採用される。本実施形態の支持カバー９６は、中空箱状とされており、内部の収容空間９８に対してリンク２０が収容されることで、リンク２０の外側を囲むように配されている。このように、リンク２０の表面が支持カバー９６で覆われていることにより、リンク２０の表面の凹凸に拘らず、シールド層３０と弾性クッション層３４と第二，第三のセンサ３６，５４と表皮９４が、リンク２０の外側に容易に設けられる。
【００８２】
さらに、図１０では、収容空間９８における支持カバー９６とリンク２０の間には、第二，第三のセンサ３６，５４の検出回路７７などが収容可能とされている。なお、図１０では、検出回路７７が支持カバー９６に固定された状態で収容空間９８に配された構造を例示したが、例えば、収容空間９８に配される検出回路７７などは、リンク２０に固定されていても良い。
【００８３】
また、図１１には、本発明の第三の実施形態としてのセンサ装置１００を備えた自動装置としてのロボット１０２を示す。本実施形態において、ロボット１０２のアーム１８に設けられた第三のセンサ１０６（図１２参照）が、アーム１８から離れた位置の作業者Ａを非接触で検出可能な近接センサとされている。
【００８４】
第三のセンサ１０６は、各種公知の近接センサが採用され得るが、例えば、電極に対する導体又は誘電体の接近を検出する静電容量型センサ、ライトカーテンやレーザーセンサなどの光センサ、超音波センサなどが好適に採用される。本実施形態の第三のセンサ１０６は、図１２に示すように、基体５０の上面に電極１０７を印刷形成した構造を有する静電容量型センサとされており、電極１０７に対する人体などの導体（ここでは作業者Ａ）の接近を、電極１０７と導体で構成されるコンデンサの静電容量の変化として検出するようになっている。また、第三のセンサ１０６によって作業者Ａを検出可能な第三の検出領域１０８は、図１１，１２に二点鎖線で示すように、第一のセンサ２６の第一の検出領域２８よりもロボット１２に近い位置に設定されていると共に、第二のセンサ３６の第二の検出領域３８よりもロボット１２から遠い位置まで広がっている。
【００８５】
本実施形態の第三のセンサ１０６は、作業者Ａを非接触と接触の両方で検出可能なセンサとされている。具体的には、例えば、第三のセンサ１０６として、人体などの導体の接近による静電容量の変化を非接触で検出する近接検出タイプの静電容量型センサを採用することにより、作業者Ａのアーム１８への非接触状態と接触状態の何れにおいても、作業者Ａを第三のセンサ１０６で検出することができる。これにより、第三のセンサ１０６の第三の検出領域１０８は、第二のセンサ３６の第二の検出領域３８よりもアーム１８から遠い位置まで広がっていると共に、第二の検出領域３８と同じ第二のセンサ３６の表面を含んでいる。従って、第三の検出領域１０８は、一部が第二の検出領域３８と重なり合っていると共に、第二の検出領域３８とはアーム１８に対する離隔方向で異なる範囲に設定されている。
【００８６】
このような本実施形態に従う構造とされたセンサ装置１００を備えるロボット１０２は、作業者Ａのアーム１８への接近が第一のセンサ２６と第三のセンサ１０６によって段階的に検出されると共に、作業者Ａのアーム１８への接触が第二のセンサ３６と第三のセンサ１０６の両方によって検出される。
【００８７】
すなわち、作業者Ａが第一のセンサ２６の第一の検出領域２８の遠位端よりもアーム１８側へ更に接近して、作業者Ａが第三のセンサ１０６の第三の検出領域１０８に侵入すると、作業者Ａとアーム１８が接触する前に、作業者Ａが第三のセンサ１０６によって非接触で検出される。そして、作業者Ａのアーム１８への接近が第三のセンサ１０６によって検出されると、検出回路５８ｂによってデジタル信号に変換された第三のセンサ１０６の検出信号が、アーム１８の動きを制御する図示しない安全装置や、検出結果に基づく表示や発音などを行う報知装置などに送信されることにより、安全装置がアーム１８の動作を更に減速させると共に、報知装置が作業者Ａに対してアーム１８から離れるように警告する。
【００８８】
これにより、本実施形態では、作業者Ａとアーム１８の接触前に、第一のセンサ２６と第三のセンサ１０６による作業者Ａの検出によって、例えばアーム１８の移動速度を段階的に低減することが可能とされており、アーム１８との接触時に作業者Ａに作用する力をより小さくすることができる。なお、第三のセンサ１０６による作業者Ａの検出によって、アーム１８の移動を停止するようにしても良く、この場合には、第二のセンサ３６は、第三のセンサ１０６が例えば故障するなどして検出対象を正しく検出できない場合に、フェイルセーフとして機能させることもできる。
【００８９】
また、本実施形態では、第三のセンサ１０６が作業者Ａのアーム１８への接近だけでなく接触も検出可能とされていることから、作業者Ａのアーム１８への接触は、第二のセンサ３６と第三のセンサ１０６の両方で検出されるようになっているが、第三のセンサ１０６は、作業者Ａのアーム１８への接近を非接触状態でのみ検出可能とされていても良い。
【００９０】
本実施形態では、第二のセンサ３６と第三のセンサ１０６が何れも静電容量型センサとされていることから、第一の実施形態の検出回路５８ａ，５８ｂのように共通構造の検出回路を採用することもできる。更に、例えば、第二のセンサ３６と第三のセンサ１０６の検出回路５８ａ，５８ｂにおいて、Ｃ−Ｖ変換回路６２による信号変換時の係数などを互いに異ならせたり、第三のセンサ１０６の検出信号を増幅したりすることで、第二のセンサ３６と第三のセンサ１０６の検出感度を調節することもできる。
【００９１】
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、第二のセンサと第三のセンサは、アームから離れた位置の検出対象を非接触で検出可能な近接センサと、検出対象のアームへの接触を検出可能な接触センサとを、組み合わせて採用するものの他、両方が近接センサであっても良いし、両方が接触センサであっても良い。
【００９２】
さらに、第二のセンサの第二の検出領域と第三のセンサの第三の検出領域は、必ずしも一部又は全部が重なり合うように設定されている必要はなく、重なり合う部分のない異なる範囲にも設定され得る。このような場合にも、第一のセンサの第一の検出領域の遠位端よりもアーム側において、検出対象を第二のセンサと第三のセンサの両方によって検出して、アームの減速と停止を実行することができる。
【００９３】
また、第二のセンサと第三のセンサは、静電容量型センサに限定されるものではなく、電気抵抗型センサやレーザーセンサ、超音波センサなど、各種公知の近接センサ乃至は接触センサを採用することができる。更に、第二のセンサと第三のセンサとしては、アームの関節部を駆動するモータの電流を検出するセンサや、アームの関節部に作用するトルクを検出するセンサなど、自動装置に内蔵されたセンサを利用することもできる。なお、第二のセンサと第三のセンサは、柔軟なセンサとされていることが望ましいが、接触時の安全性が確保されれば、硬質なセンサであっても良い。
【００９４】
加えて、第二のセンサと第三のセンサは、例えば静電容量型センサと電気抵抗型センサのように、異なる検出原理に基づいて検出対象を検出するセンサを組み合わせて採用することも可能である。これによれば、第二のセンサと第三のセンサが特定の条件（大荷重の入力や温度環境など）によって同時に故障するのを回避し易くなって、信頼性の向上などが図られ得る。
【００９５】
第一のセンサは、前記実施形態のようにアームなどの移動部を外れた支持台に設けられて、固定的に設定されたエリアに対する検出対象の侵入を検出するものの他、移動部に設けられて、移動部の移動に伴って変化するように設定されたエリアに対する検出対象の侵入を検出するものも採用され得る。
【００９６】
さらに、第一のセンサは、第一の検出領域が第二のセンサの第二の検出領域および第三のセンサの第三の検出領域に比してより遠方まで達するものであれば良く、例えば、第二のセンサと第三のセンサが何れも接触センサとされていると共に、第一のセンサがアームから近い位置で検出対象の接近を検出する静電容量型センサなどの近接センサとされた構造も採用できる。
【００９７】
前記実施形態では、第一〜第三のセンサによって検出する検出対象として作業者Ａを例示したが、検出対象は人に限定されず、物であっても良い。また、検出対象の接触時に作用する力を低減するために、弾性クッション層や中間クッション層のような緩衝材が配されていることが望ましいが、弾性クッション層や中間クッション層は必須ではない。
【００９８】
また、本発明に係るセンサ装置が装着される自動装置は、前記実施形態に示した産業用ロボットに限定されず、例えば、医療用乃至は介護用のロボットや無人搬送車（ＡＧＶ）などにも適用され得る。なお、前記実施形態では、自動装置の一部が移動部とされる構造を例示したが、例えば自動装置がＡＧＶである場合には、自動装置の全体が移動部とされる。
【符号の説明】
【００９９】
１０，９０，１００：センサ装置、１２，９２，１０２：ロボット（自動装置）、１８：アーム（移動部）、２６：第一のセンサ、２８：第一の検出領域、２９：危険領域、３４：弾性クッション層、３６：第二のセンサ、３８：第二の検出領域、４０：誘電体層、４２：第一の電極、４６：第二の電極、５４，１０６：第三のセンサ、５６，１０８：第三の検出領域、５８，７７：検出回路、７８，８０：中間クッション層、８２：凸部
【図１】
2018155712.tif 000003
【図２】
2018155712.tif 000004
【図３】
2018155712.tif 000005
【図４】
2018155712.tif 000006
【図５】
2018155712.tif 000007
【図６】
2018155712.tif 000008
【図７】
2018155712.tif 000009
【図８】
2018155712.tif 000010
【図９】
2018155712.tif 000011
【図１０】
2018155712.tif 000012
【図１１】
2018155712.tif 000013
【図１２】
2018155712.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月12日(2017.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
【図１】本発明の第一の実施形態としてのセンサ装置を備えたロボットを示す側面図。
【図２】図１に示すロボットのアームの一部を概略的に示す断面図。
【図３】図２に示す第二のセンサを分解状態で概略的に示す斜視図。
【図４】図２に示す第二，第三のセンサおよびそれらの検出回路を含むハードウエアのブロック図。
【図５】図４に示すハードウエアで実現される主たる機能のブロック図。
【図６】図２に示す第二，第三のセンサおよびそれらの検出回路を含む別態様のハードウエアのブロック図。
【図７】本発明の別の一実施形態としてのアームの一部を概略的に示す断面図。
【図８】本発明のまた別の一実施形態としてのアームの一部を概略的に示す断面図。
【図９】本発明の第二の実施形態としてのセンサ装置を備えたロボットを構成するアームの一部を概略的に示す断面図。
【図１０】本発明の更に別の一実施形態としてのアームの一部を概略的に示す断面図。
【図１１】本発明の第三の実施形態としてのセンサ装置を備えたロボットを示す側面図。
【図１２】図１１に示すロボットのアームの一部を概略的に示す断面図。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
さらに、弾性クッション層３４の外側には、第二のセンサ３６が重ね合わされている。第二のセンサ３６は、アーム１８に対する作業者Ａの最接近状態である接触を検出する接触センサであって、本実施形態では静電容量型の面状感圧センサが採用されている。尤も、第二のセンサ３６は、各種公知の接触センサを採用可能であり、例えば、圧電セラミックスを用いた衝撃センサ、抵抗膜方式や赤外線方式や表面弾性波方式などのタッチセンサ、接触時の弾性層の変形による空気の流れを検出する流量センサ、メンブレンスイッチなどをいずれも採用できる。更に、第二のセンサ３６としてロボット１２に内蔵されるセンサを利用することも可能であり、例えば、ロボット１２に内蔵された力覚センサやトルクセンサ、エンコーダセンサなどを第二のセンサ３６として採用することもできる。なお、第二のセンサ３６によって作業者Ａを検出可能な第二の検出領域３８は、図１，２に二点鎖線で示すように、第一のセンサ２６の第一の検出領域２８よりもアーム１８に近い位置に設定されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
図５には、マイクロコンピュータ６４を含むハードウエアで実現される主たる機能のブロック図が示されている。即ち、先ず、ステップ（以下、Ｓ）１において、第二，第三のセンサ３６，５４の各圧力検出部５２へ走査的に給電して、各圧力検出部５２の静電容量を測定する。次に、Ｓ２において、第二，第三のセンサ３６，５４の各圧力検出部５２の静電容量値に基づいて各圧力検出部５２に作用した圧力の値を取得する。また次に、Ｓ３において、取得した作用圧力値を予め入力設定された閾値と比較して、アーム１８に対する作業者Ａの接触の有無を判定する。Ｓ３で人体の接触があったと判定された場合には、Ｓ４において、接触の場所や検出した圧力の大きさなどを考慮して、接触場所に対応したアーム１８の運動速度の抑制信号を出力する。この速度の抑制信号に基づいて、安全装置７４がアーム１８の作動を制御する（例えば、アーム１８を減速又は停止させる）と共に、報知装置７６が必要に応じて危険報知警報の発令などを実行する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
なお、図７に示すように、第二のセンサ３６と第三のセンサ５４の間に中間クッション層７８を設けても良い。この中間クッション層７８は、例えば第二のセンサ３６とシールド層３０の間に設けられる弾性クッション層３４と同様の弾性材料で形成されており、略平板形状とされている。このような中間クッション層７８を備える構造によれば、作業者Ａがアーム１８に接触する際の緩衝性を更に向上させることができると共に、それぞれ接触センサとされた第二のセンサ３６と第三のセンサ５４の検出感度を、中間クッション層７８によって調節することができて、例えば、第二のセンサ３６の検出感度を第三のセンサ５４の検出感度よりも低く設定することが容易になる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2018155712.tif 000015
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2018155712.tif 000016
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2018155712.tif 000017