(57)【要約】【課題】検出範囲内にロボット自身の一部分が入った場合に、移動体がロボットの動作範囲に進入したと誤検知することを抑制することができるロボットを提供する。【解決手段】ロボットアームの関節角検出センサと、ロボットアームの旋回角検出センサと、制御部と、をさらに備え、物体検出センサは、所定の検出範囲に存在する物体が検出されたときには、物体検出センサの設置位置を基準とする座標系における当該物体の座標位置を検出するものであり、制御部は、関節角検出センサにより検出された各関節の関節角、及び、旋回角検出センサにより検出されたロボットアームの旋回角に基づいて、座標系におけるロボットアームの座標位置を算出し、物体検出センサにより所定の検出範囲に存在する物体が検出されたときに、当該物体の座標位置とロボットアームの座標位置とが一致している場合には動作制限を行わない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームと、所定の検出範囲に存在する物体を検出する物体検出センサと、を備え、前記物体検出センサにより移動体が検出された場合に、動作速度の低減または動作の停止のいずれかの動作制限を行うロボットであって、
前記ロボットアームの各関節における関節角を検出する関節角検出センサと、前記ロボットアームの旋回角を検出する旋回角検出センサと、前記動作制限を実行するか否かを判断する制御部と、をさらに備え、
前記物体検出センサは、前記所定の検出範囲に存在する物体が検出されたときには、前記物体検出センサの設置位置を基準とする座標系における当該物体の座標位置を検出するものであり、
前記制御部は、
前記関節角検出センサにより検出された各関節の関節角、及び、前記旋回角検出センサにより検出された前記ロボットアームの旋回角に基づいて、前記座標系における前記ロボットアームの座標位置を算出し、
前記物体検出センサにより前記所定の検出範囲に存在する物体が検出されたときに、当該物体の座標位置と前記ロボットアームの座標位置とが一致している場合には前記動作制限を行わない、ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットの動作範囲に人などの移動体が進入した場合、安全上、ロボットの動作速度を低減するか、ロボットの動作を停止させるか、する必要がある。こういったことから、ロボットの動作範囲を検出範囲として、非接触式センサなどにより当該検出範囲に移動体が進入したことを検知する機構を備えたロボットが開発されている。特許文献１には、第１検出範囲内に人が存在する場合に反応する非接触式センサとしての第１センサ装置と、第２検出範囲内に人が存在する場合に反応する非接触式センサとしての第２センサ装置と、を備えるロボットが開示されている。特許文献１に開示されたロボットでは、第２センサ装置のみが反応した場合にはロボットの行動速度を低減して動作を継続し、第２センサ装置も反応した場合には、さらにロボットの行動速度を低減するか静止状態まで低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１３−５４５６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されたロボットでは、アームやハンドなどロボット自身の一部分が検出範囲に入った場合に、移動体がロボットの動作範囲に進入したと誤検知してロボットの行動速度を低減、あるいはロボットの動作を停止する場合があった。
【０００５】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、検出範囲内にロボット自身の一部分が入った場合に、移動体がロボットの動作範囲に進入したと誤検知することを抑制することができるロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ロボットアームと、所定の検出範囲に存在する物体を検出する物体検出センサと、を備え、前記物体検出センサにより移動体が検出された場合に、動作速度の低減または動作の停止のいずれかの動作制限を行うロボットであって、前記ロボットアームの各関節における関節角を検出する関節角検出センサと、前記ロボットアームの旋回角を検出する旋回角検出センサと、前記動作制限を実行するか否かを判断する制御部と、をさらに備え、前記物体検出センサは、前記所定の検出範囲に存在する物体が検出されたときには、前記物体検出センサの設置位置を基準とする座標系における当該物体の座標位置を検出するものであり、前記制御部は、前記関節角検出センサにより検出された各関節の関節角、及び、前記旋回角検出センサにより検出された前記ロボットアームの旋回角に基づいて、前記座標系における前記ロボットアームの座標位置を算出し、前記物体検出センサにより前記所定の検出範囲に存在する物体が検出されたときに、当該物体の座標位置と前記ロボットアームの座標位置とが一致している場合には前記動作制限を行わないものである。
【０００７】
関節角検出センサにより検出された各関節の関節角、及び、旋回角検出センサにより検出されたロボットアームの旋回角に基づいて、座標系におけるロボットアームの座標位置を算出する。そして、物体検出センサにより所定の検出範囲に存在する物体が検出されたときに、当該物体の座標位置とロボットアームの座標位置とが一致している場合には動作制限を行わないようにする。このようにすることで、所定の検出範囲内にロボット自身の一部分が入った場合に、移動体がロボットの動作範囲に進入したと誤検知することを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、検出範囲内にロボット自身の一部分が入った場合に、移動体がロボットの動作範囲に進入したと誤検知することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかるロボットの概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の矢印Ａの方向から見た矢視図である。
【図３】ロボットの動作制限を実行するか否かを判断する処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施の形態２にかかるロボットの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１１】
［実施の形態１］
まず、図１を参照して実施の形態１にかかるロボット１の概略構成について説明する。ここで、ロボット１は、産業用ロボット、すなわち、３軸以上の自由度を持つ、自動制御、プログラム可能なマニピュレータである。
【００１２】
図１は、実施の形態１にかかるロボット１の概略構成を示す模式図である。図２は、図１の矢印Ａの方向から見た矢視図である。図１及び図２に示すように、ロボット１は、ロボットアーム２と、物体検出センサ３と、制御部としてのロボット制御盤５と、旋回台６と、を備えている。
【００１３】
ロボットアーム２は、３つの関節（第１関節２ａ、第２関節２ｂおよび第３関節２ｃ）を備え、先端部分には把持部２ｄを備える。第１関節２ａ、第２関節２ｂおよび第３関節２ｃは、サーボモータなどの不図示の関節駆動用のアクチュエータと、関節角を検出するエンコーダなど関節角検出センサ７と、を備えている。各関節角検出センサ７からの検出信号をロボット制御盤５で受信し、ロボット制御盤５が、当該検出信号をもとに各関節の関節角を算出する。なお、各関節角検出センサ７において、関節角の算出まで行うようにしてもよい。
【００１４】
ロボットアーム２は、旋回台６に取り付けられている。旋回台６は、サーボモータなどのアクチュエータを有する旋回機構６ａを備え、接地面に対し旋回自在に構成されている。また、旋回台６は、旋回角を検出する旋回角検出センサ８を備えている。
【００１５】
物体検出センサ３は、所定の検出範囲５０に存在する物体を検出し、所定の検出範囲５０に存在する物体が検出されたときには、物体検出センサ３の設置位置を基準とする座標系における当該物体の座標位置を検出する。物体検出センサ３は、ロボット１の前方部分に設置されている。物体検出センサ３は、例えば、レーザ光を照射して障害物との距離を測定するレーザスキャナであり、水平面及び鉛直面において回転することが可能に構成されている。レーザスキャナは、レーザビームを放射し、所定の検出範囲５０に存在する物体に当たって反射、受光するまでの時間により物体までの距離Ｌを計算する。
【００１６】
ロボット１の周囲には柵を設置していないため、人などの移動体３０がロボット１の周囲に進入する可能性がある。物体検出センサ３としてのレーザスキャナは、高速でスキャン動作中に発光されたレーザが所定時間内に反射され受光した場合、検出範囲５０内に移動体３０が進入しているものと判断する。そして、物体検出センサ３における、水平面の回転角度θ１及び鉛直面の回転角度θ２と、物体検出センサ３から物体までの距離Ｌと、により、物体検出センサ３の設置位置を基準とする座標系における当該物体の座標位置を検出する。
【００１７】
ロボット制御盤５は、ロボット１の動作制限を行うか否かを判断する処理を行う。ここで、ロボット１の動作制限とは、ロボットアーム２の動作や旋回台６の動作などのロボット１の動作において、動作速度の低減または動作の停止のいずれかを行うことである。ロボット１の動作制限を行うか否かを判断する処理の詳細については後述する。また、ロボット制御盤５は、ロボットアーム２の動作や旋回台６の動作などを制御する。
【００１８】
次に、ロボット１の動作制限を実行するか否かを判断する処理の詳細について説明する。以下の説明では、ロボット１の構成について図１及び図２を適宜参照する。
図３は、ロボット１の動作制限を実行するか否かを判断する処理の流れを示すフローチャートである。図３に示すように、まず、ロボット制御盤５において、ロボット１の姿勢、すなわち、ロボットアーム２の各関節（第１関節２ａ、第２関節２ｂ、第３関節２ｃおよび旋回機構６ａ）の軸角度を、各関節角検出センサ７を介して検出する（ステップＳ１）。
【００１９】
続いて、ロボット制御盤５において、検出された各関節の関節角及びロボットアーム２の旋回角に基づいて物体検出センサ３の設置位置を基準とする座標系におけるロボットアーム２の座標位置を算出する（ステップＳ２）。なお、物体検出センサ３の設置位置に関する情報は、記憶媒体などに予め記憶されているものとする。ロボットアーム２の座標位置の算出には、順運動学の理論を用いる。ここで、ロボットアーム２の座標位置は、例えば、ロボットアーム２の、水平面及び鉛直面における投影座標である。
【００２０】
続いて、ロボット制御盤５において、物体検出センサ３により所定の検出範囲５０に存在する物体が検出されたか否かを判断する（ステップＳ３）。ステップＳ３において物体検出センサ３により所定の検出範囲５０に存在する物体が検出された場合（ＹＥＳの場合）、ロボット制御盤５において、当該物体の座標位置とロボットアームの座標位置とが一致しているか否か判定する（ステップＳ４）。ここで、当該物体の座標位置とロボットアームの座標位置とが一致している、とは、両座標位置が完全に一致している場合のみならず、当該物体の座標位置とロボットアームの座標位置とのずれが誤差範囲内である場合も含む。ステップＳ３において物体検出センサ３により所定の検出範囲５０に存在する物体が検出されていない場合（ＮＯの場合）、処理をステップＳ１に戻す。
【００２１】
ステップＳ４において当該物体の座標位置とロボットアームの座標位置とが一致している場合（ＹＥＳの場合）、ロボット制御盤５において動作制限を行わないようにし（ステップＳ５）、処理をステップＳ１に戻す。ステップＳ４において当該物体の座標位置とロボットアームの座標位置とが一致しない場合（ＮＯの場合）、ロボット制御盤５において動作制限を行うようにし（ステップＳ６）、処理をステップＳ１に戻す。
【００２２】
以上のように、本実施の形態にかかるロボット１は、関節角検出センサ７により検出された各関節の関節角、及び、旋回角検出センサ８により検出されたロボットアーム２の旋回角に基づいて、座標系におけるロボットアーム２の座標位置を算出する。そして、物体検出センサ３により所定の検出範囲５０に存在する物体が検出されたときに、当該物体の座標位置とロボットアーム２の座標位置とが一致している場合には動作制限を行わないようにする。このようにすることで、所定の検出範囲５０内にロボット１自身の一部分が入った場合に、移動体がロボット１の動作範囲に進入したと誤検知することを抑制することができる。
【００２３】
［実施の形態２］
図４は、実施の形態２にかかるロボット１０１の概略構成を示す模式図である。なお、図４は、実施の形態１において説明した図２に対応する。図４に示すように、本実施の形態にかかるロボット１０１では、物体検出センサ３を、ロボット１の左右側方部分に１つずつ、計２つ設置している。この点が実施の形態１にかかるロボット１との違いである。その他の構成は、実施の形態１にかかるロボット１と同じである。また、ロボット１０１の動作制限を実行するか否かを判断する処理についても、実施の形態１にかかるロボット１と同じである。
【００２４】
実施の形態１にかかるロボット１のように、物体検出センサ３が１つであると、所定の検出範囲５０内に移動体が進入しても、ロボットアーム２やロボットアーム２の把持部２ｄに把持された対象物に遮られて検出できない“死角”が生じる。ロボット１０１では、左右側方部分に１つずつ、計２つの物体検出センサ３が設置されているので、物体検出センサ３が１つの場合と比べて検出範囲１５０が広がるため、そのような“死角”をより少なくすることができる。なお、物体検出センサ３を３つ以上設置する構成であってもよい。
【００２５】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００２６】
上記実施の形態のロボット１、１０１において、制御部としての機能を全てロボット制御盤５に集約し、図３のステップＳ１〜ステップＳ６までの処理を全てロボット制御盤５において行うようにしたが、このような構成に限るものではない。例えば、制御部としての機能を、ロボット制御盤５とセンサ制御部とに分割し、図３に示す処理フローにおいて、ロボット制御盤５ではステップＳ１の処理のみ行い、ステップＳ２〜ステップＳ６までの処理はセンサ制御部にて行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１、１０１  ロボット
２  ロボットアーム
２ａ  第１関節
２ｂ  第２関節
２ｃ  第３関節
２ｄ  把持部
３  物体検出センサ
５  ロボット制御盤
６  旋回台
６ａ  旋回機構
７  関節角検出センサ
８  旋回角検出センサ
３０  移動体
５０            検出範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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