(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準点を基準にした大きさの異なる複数の検索領域を設定可能であって、前記検索領域内に存在する対象物を検知することができる検知装置と、
前記検知装置の検出結果に基づいて、ロボットコントローラによって制御されるロボットの最大速度を制限する安全制御装置と、を備え、
前記検知装置は、
任意の２つの前記検索領域のうち大きい方の検索領域が小さい方の検索領域を含むように前記検索領域を設定する検索領域設定処理部と、
前記検索領域の内側に前記対象物が検知された場合に検知状態を示し、前記検索領域の内側に前記対象物が検知されていない場合に非検知状態を示す検知信号を生成する検知信号生成処理部と、
前記検知信号を出力する検知信号出力部と、
前記検索領域を切り替えるための切替信号が入力される切替信号入力部と、
前記切替信号入力部に入力された前記切替信号に基づいて前記検索領域を切り替える切替処理部と、を有し
前記安全制御装置は、
前記切替信号を生成する切替信号生成処理部と、
前記切替信号を出力する切替信号出力部と、
前記検知信号の入力を受け付ける検知信号入力部と、
隣接する２つの前記検索領域のうち大きい方の検索領域についての前記検知信号が前記検知状態であり、かつ、小さい方の検索領域についての前記検知信号が前記非検知状態である場合に、大きい方の前記検索領域の内側でかつ小さい方の前記検索領域の外側に前記対象物が存在していると判断して、前記基準点から前記対象物までの距離を推定する距離推定処理部と、
前記距離推定処理部が推定した前記基準点から前記対象物までの距離に応じて前記ロボットの最大速度を制限する制限信号を生成する制限信号生成処理部と、
前記ロボットコントローラで定義されている前記ロボットの最大速度を前記制限信号に基づいて更新する更新部と、を有する、
ロボットの安全装置。
【請求項２】
前記切替信号生成処理部は、
前記検知信号入力部に入力された前記検知信号が検知状態であった場合でかつ現在の検索領域が複数の前記検索領域の中で最も小さい最小検索領域以外である場合には、前記検索領域を現在の検索領域に隣接しかつ現在の検索領域よりも小さい検索領域に切り替えるための前記切替信号を生成し、
前記検知信号入力部に入力された前記検知信号が非検知状態であった場合でかつ現在の検索領域が複数の前記検索領域の中で最も大きい最大検索領域以外である場合には、前記検索領域を現在の前記検索領域に隣接しかつ現在の前記検索領域よりも大きい検索領域に切り替えるための前記切替信号を生成する、
請求項１に記載のロボットの安全装置。
【請求項３】
前記切替信号生成処理部は、前記検索領域が順次小さくなるように又は前記検索領域が順次大きくなるように前記検索領域を切り替えるための前記切替信号を一定周期で生成する、
請求項１に記載のロボットの安全装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの安全装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットが作業者等（以下、対象物と称する）に衝突することを防ぐために、ロボットの周囲に物理的な防護柵を設けることが行われている。また、物理的な防護柵に換えて、例えばいわゆるエリアセンサを設けることも行われている。エリアセンサは、ロボットの周囲の所定領域（以下、検索領域と称する）内に対して、対象物が侵入したことを検知することができるセンサである。例えばエリアセンサが検索領域内において対象物の存在を検知すると、ロボットは停止される。
【０００３】
この場合、エリアセンサの検索領域、つまり対象物が侵入した場合にロボットを停止させるように設定したロボットの周囲の所定領域を大きくすれば、対象物とロボットとの距離を大きく確保することができる。したがって、対象物がロボットに接触する前にロボットを安全に停止させることができ、安全性が向上する。しかしこの場合、対象物とロボットとの距離がある程度離れていてもロボットが停止することになるため、ロボットの停止期間が長くなって生産効率が低下するおそれがある。
【０００４】
一方、エリアセンサの検索領域を小さくすれば、ロボットの停止期間が長くなることによる生産効率の低下を抑制することができる。しかしこの場合、対象物が駆動中のロボットに接近し過ぎるおそれがあり、安全性を確保し難い。そこで、ロボットから対象物までの距離に応じて、ロボットの最大速度を可変させるようにする技術が考えられている。例えば対象物がロボットに近づくほど、ロボットの最大速度が遅くなるように制限することで、対象物がロボットに衝突する前に、ロボットを安全に停止させることができる。これにより、生産性と安全性との両立を図ることができる。
【０００５】
この場合、エリアセンサとして、例えばレーザスキャナと称される検知装置を採用することが考えられる。レーザスキャナは、照射部から照射されて対象物で反射されたレーザが受光部で検出されるまでの時間に基づいて、対象物までの距離を測定することができる。レーザスキャナは、安全制御装置に接続されており、ロボットから対象物までの距離値を安全制御装置に送信する。そして、安全制御装置は、レーザスキャナから受信した距離値に基づいて、ロボットの最大速度を決定する。
【０００６】
ここで、エリアセンサを用いた上記構成は、上述したように人の安全に関わるものである。したがって、何らかの外乱等によって安全制御装置が誤作動することについては、特に留意すべきである。そこで、近年においては、例えば装置間で距離値を通信する場合、ＩＥＣ６１５０８等の機能安全規格やＩＣＥ６１４９６等の光学センサの規格に適合した専用の通信モジュールを用いることがある。これにより、通信ノイズ等の影響を回避することができる。しかしながら、この場合、システムが複雑となってコストも増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１９６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、例えばレーザスキャナ等のような検索領域内に存在する対象物を検知する検知装置を用いたものにおいて、規格に適合した専用の通信モジュールを用いなくても、当該通信モジュールを用いた場合と同等の信頼性が得られるロボットの安全装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（請求項１）
請求項１に記載のロボットの安全装置は、検知装置と、安全制御装置と、を備える。検知装置は、基準点を基準にした大きさの異なる複数の検索領域を設定可能であって、検索領域内に存在する対象物を検知することができる。安全制御装置は、検知装置の検出結果に基づいて、ロボットコントローラによって制御されるロボットの最大速度を制限する。
【００１０】
また、検知装置は、検索領域設定処理部と、検知信号生成処理部と、検知信号出力部と、切替信号入力部と、切替処理部と、を有する。検索領域設定処理部は、任意の２つの検索領域のうち大きい方の検索領域が小さい方の検索領域を含むように検索領域を設定する。検知信号生成処理部は、検索領域の内側に対象物が検知された場合に検知状態を示し、検索領域の内側に対象物が検知されていない場合に非検知状態を示す検知信号を生成する。検知信号出力部は、検知信号を出力する。切替信号入力部は、検索領域を切り替えるための切替信号が入力される。切替処理部は、切替信号入力部に入力された切替信号に基づいて検索領域を切り替える。
【００１１】
そして、安全制御装置は、切替信号生成処理部と、切替信号出力部と、検知信号入力部と、距離推定処理部と、制限信号生成処理部と、更新部と、を有する。切替信号生成処理部は、切替信号を生成する。切替信号出力部は、切替信号を出力する。検知信号入力部は、検知信号の入力を受け付ける。距離推定処理部は、隣接する２つの検索領域のうち大きい方の検索領域についての検知信号が検知状態であり、かつ、小さい方の検索領域についての検知信号が非検知状態である場合に、大きい方の検索領域の内側でかつ小さい方の検索領域の外側に対象物が存在していると判断して、基準点から対象物までの距離を推定する。制限信号生成処理部は、距離推定処理部が推定した基準点から対象物までの距離に応じてロボットの最大速度を制限する制限信号を生成する。更新部は、ロボットコントローラで定義されているロボットの最大速度を制限信号に基づいて更新する。
【００１２】
これによれば、安全制御装置は、検索領域を切り替えるための切替信号を検知装置へ送信するとともに、検索領域内における対象物の有無を示す検知信号を検知装置から受信することで、基準点から対象物までの距離つまり対象物の位置を推定することができる。このため、検知装置で計測した基準点から対象物までの距離値を、安全制御装置へ直接送信する必要がない。したがって、安全制御装置は、上述した規格に適合した専用の通信モジュールを用いることなく基準点から対象物までの距離を推定することができる。
【００１３】
すなわち、対象物の有無を示す検知信号は、一般に、例えば「１」又は「ＨＩＧＨ」のような「有り」状態を示すものと、例えば「０」又は「ＬＯＷ」のような「無し」状態を示すものの２値で構成されるため、比較的高いノイズ耐性を有している。そのため、上記の検知信号による通信は、ＩＥＣ６１５０８等の機能安全規格やＩＣＥ６１４９６等の光学センサの規格においては、専用の通信モジュールを用いていない通信であっても安全であることが認められている。そして、本安全装置は、検索領域内における対象物の有無を示す検知信号によって、基準点から対象物までの距離を推定することができるため、検知装置で計測した基準点から対象物までの距離値を装置間で通信する必要がない。したがって、本安全装置によれば、検知装置と安全制御装置との間の通信において、規格に適合した専用の通信モジュールを用いなくても、当該通信モジュールを用いた場合と同等の信頼性を得ることができる。
【００１４】
ここで、安全制御装置は、例えば複数の検知装置を同時に動作させることで、検知装置から距離値を受信することなく、対象物の位置を推定することができる。すなわち、この場合、検知装置の各検索領域は、それぞれ基準点を基準にして大きさが異なるように設定されている。そして、安全制御装置は、各検知装置を同時に動作させて、大きさの異なる複数の検索領域内について同時に対象物の検索を行う。このとき、安全制御装置は、隣接する２つの検索領域のうち大きい方の検索領域についての検知信号が検知状態であり、かつ、小さい方の検索領域についての検知信号が非検知状態である場合に、大きい方の検索領域の内側でかつ小さい方の検索領域の外側に対象物が存在していると判断して、対象物の位置を推定する。しかし、複数の検知装置を同時に動作させる構成において、その構成全体の故障発生率は、各検知装置の故障発生率の合計になる。したがって、検知装置の台数が増加することに伴って、上記構成全体の故障発生率が増加し、その結果、安全に対する信頼性が低下する。
【００１５】
一方、請求項１のロボットの安全装置において、検知装置は、基準点を基準にした大きさの異なる複数の検索領域を設定可能である。そして、検知装置の切替処理部は、切替信号入力部に入力された切替信号に基づいて検索領域を切り替える。つまり、本構成のロボットの安全装置によれば、検知装置から距離値を受信せずに対象物の位置を推定するために、複数台の検知装置を用いる必要が無い。つまり、本安全装置によれば、複数台の検知装置を用いたものと同等の機能を１台の検知装置によって実現することができる。したがって、本構成のロボットの安全装置によれば、複数の検知装置を同時に動作させることが前提の構成に比べて、安全に対する信頼性を向上させることができる。
【００１６】
（請求項２）
請求項２のロボットの安全装置において、切替信号生成処理部は、検知信号入力部に入力された検知信号が検知状態であった場合でかつ現在の検索領域が複数の前記検索領域の中で最も小さい最小検索領域以外である場合には、検索領域を現在の検索領域に隣接しかつ現在の検索領域よりも小さい検索領域に切り替えるための切替信号を生成する。また、切替信号生成処理部は、検知信号入力部に入力された検知信号が非検知状態であった場合でかつ現在の検索領域が複数の前記検索領域の中で最も大きい最大検索領域以外である場合には、検索領域を現在の検索領域に隣接しかつ現在の検索領域よりも大きい検索領域に切り替えるための切替信号を生成する。
【００１７】
これによれば、対象物が最大検索領域内で移動する場合であっても、検索領域は、対象物の移動に追従して小さく又は大きくなるように切り替わる。また、対象物が最大検索領域内のある位置で停止している場合、検索領域は、隣接する２つの検索領域のうち検知状態となる検索領域と非検知状態となる検索領域との間で交互に切り替わる。そのため、本構成によれば、検知装置は、全ての検索領域について常に検索を行っておく必要がない。したがって、この構成によれば、全ての検索領域について常に検索を行っておく構成に比べて、対象物の検索に要する処理時間を短縮することができる。
【００１８】
すなわち、例えば検索領域の数を増やして、隣接する検索領域間の距離を短くすることで、安全制御装置が推定する基準点から対象物までの距離の精度を向上させることができる。しかし、常に全ての検索領域について検索を行うと、対象物の検索に要する処理時間が増大する。これに対し、本構成によれば、検知装置は、全ての検索領域についての検索を常に行っておくことなく、基準点から対象物までの距離を推定することができる。したがって、本構成によれば、検索領域の数を増やすことで、安全制御装置が推定する基準点から対象物までの距離の精度を向上させた場合であっても、処理時間の増大を抑制することができる。
【００１９】
（請求項３）
請求項３のロボットの安全装置において、切替信号生成処理部は、検索領域が順次小さくなるように又は検索領域が順次大きくなるように検索領域を切り替えるための切替信号を一定周期で生成する。これによれば、検知装置は、対象物の位置や数に関わらず、全ての検索領域について一定周期で検索を行う。ここで、最大検索領域内に複数の対象物が同時に存在している場合、隣接する２つの検索領域のうち検知状態となる検索領域と非検知状態となる検索領域の組み合わせは、基準点に最も近い対象物のものとなる。そのため、最大検索領域内に複数の対象物が同時に存在している場合、距離推定処理部は、複数の対象物のうち基準点に最も近い対象物についての距離を推定する。したがって、最大検索領域内に複数の対象物が存在する場合であっても、基準点に最も近い対象物についての距離が推定されるため、更なる安全性の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態によるロボットシステムの一例について概略構成を示す図
【図２】第１実施形態によるロボットシステムの電気的構成の一例を示すブロック図
【図３】第１実施形態について、対象物が基準点に近づいている状態を示す図（その１）
【図４】第１実施形態について、対象物が基準点に近づいている状態を示す図（その２）
【図５】第１実施形態について、対象物が基準点に近づいている状態を示す図（その３）
【図６】第１実施形態について、対象物が基準点に近づいている状態を示す図（その４）
【図７】第１実施形態について、対象物が基準点に近づいている状態を示す図（その５）
【図８】第１実施形態について、対象物が基準点から遠ざかっている状態を示す図（その１）
【図９】第１実施形態について、対象物が基準点から遠ざかっている状態を示す図（その２）
【図１０】第１実施形態について、対象物が基準点から遠ざかっている状態を示す図（その３）
【図１１】第１実施形態について、対象物が基準点から遠ざかっている状態を示す図（その４）
【図１２】第１実施形態について、基準点から対象物までの距離とロボットの最大速度との相関を示す図
【図１３】第１実施形態について、各切替信号のＯＮ／ＯＦＦ状態と、検知信号と、推定距離と、の関係を示す図
【図１４】第１実施形態について、安全制御装置の制御部が行う各種処理の内容の一例を示すフローチャート（その１）
【図１５】第１実施形態について、安全制御装置の制御部が行う各種処理の内容の一例を示すフローチャート（その２）
【図１６】第２実施形態について、パルス信号と、各切替信号のＯＮ／ＯＦＦ状態と、検知信号と、推定距離と、の関係を示す図
【図１７】第２実施形態について、最大検索領域内に２つの対象物が存在している状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の複数の実施形態について説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図１５を参照しながら説明する。
図１及び図２は、第１実施形態によるロボットシステムの一例を示している。図１に示すように、ロボットシステム１０は、ロボット２１と、ロボットコントローラ２２と、ロボットの安全装置３０と、を備えている。ロボット２１は、例えば一般的な多軸駆動型のロボットである。ロボットコントローラ２２は、ロボット２１の駆動を制御するものであり、通信ケーブルを介してロボット２１に接続されている。ロボットコントローラ２２は、例えばロボットコントローラ２２内に予め記憶されている自動プログラムを起動することにより、ロボット２１を自動動作させる制御を行う。ロボットコントローラ２２は、ロボット２１の種類や設置環境等に応じて、ロボット２１の最大速度を定義することができる。この場合、ロボット２１の最大速度とは、ロボットコントローラ２２の処理によってロボット２１が出すことができる最大の速度である。
【００２３】
ロボットの安全装置３０は、検知装置４０と、安全制御装置５０と、を有している。検知装置４０と安全制御装置５０とは、通信ケーブルによって接続されている。安全制御装置５０は、ロボットコントローラ２２に内蔵されている。安全制御装置５０は、検知装置４０の検出結果に基づいて、ロボット２１の最大速度を制限するものである。この場合、ロボットコントローラ２２で定義されているロボット２１の最大速度は、検知装置４０の検出結果に基づき、安全制御装置５０によって更新される。
【００２４】
検知装置４０は、例えばレーザスキャナと称される光学的距離測定装置であり、検索領域内における対象物の存在を検知するエリアセンサとして機能する。検知装置４０は、図１に示すように、例えば自己の設置位置を基準点Ｏとし、その基準点Ｏを基準にして大きさの異なる複数の検索領域６０を設定可能である。検知装置４０は、レーザ光を照射し、対象物９０に反射された反射光を検出することで、検索領域６０内に存在する作業者等の対象物９０を検知することができる。すなわち、検索領域６０は、検知装置４０が対象物９０の存在を検知するように設定された仮想的な領域である。
【００２５】
次に、検知装置４０及び安全制御装置５０の電気的構成について、図２を参照して説明する。まず、検知装置４０の電気的構成について説明する。検知装置４０は、照射部４１と、受光部４２と、を有している。照射部４１は、レーザ光を照射する。受光部４２は、照射部４１から照射され対象物９０で反射されたレーザ光を受光する。また、検知装置４０は、制御部４３と、距離測定処理部４４と、検索領域設定処理部４５と、切替処理部４６と、検知信号生成処理部４７と、検知信号出力部４８と、切替信号入力部４９と、を有している。
【００２６】
制御部４３は、例えばＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び書き換え可能なフラッシュメモリ等の記憶媒体を有するマイクロコンピュータを主体に構成されており、検知装置４０の全体を制御する。制御部４３は、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムをＣＰＵで実行することにより、距離測定処理部４４、検索領域設定処理部４５、切替処理部４６、及び検知信号生成処理部４７等を、ソフトウェアによって仮想的に実現する。なお、距離測定処理部４４、検索領域設定処理部４５、切替処理部４６、及び検知信号生成処理部４７は、例えば制御部４３と一体又は別体の集積回路としてハードウェア的に実現してもよい。
【００２７】
距離測定処理部４４は、距離測定処理を行うことができる。距離測定処理は、照射部４１から照射されて対象物９０で反射されたレーザ光が受光部４２で検出されるまでの時間に基づいて、基準点Ｏから対象物９０までの距離を測定する処理である。この場合、対象物９０がレーザ光の届く範囲内に存在していれば、距離測定処理部４４は、対象物９０が検索領域６０内にあるか否かに関わらず、基準点Ｏから対象物９０までの距離を計測することができる。そして、制御部４３は、距離測定処理部４４が、基準点Ｏから対象物９０までの距離を計測した場合、その距離値を制御部４３内のＲＡＭに記憶させる。
【００２８】
検索領域設定処理部４５は、検索領域設定処理を行うことができる。検索領域設定処理は、基準点Ｏを基準にして、大きさや形状が異なる複数の検索領域６０を設定する処理である。この場合、検索領域設定処理は、任意の２つの検索領域６０のうち大きい方の検索領域が小さい方の検索領域を全て含むように、検索領域６０を設定する処理を含んでいる。ユーザは、検索領域設定処理部４５の作用により、検索領域６０の大きさや形状、数を任意に設定することができる。本実施形態の場合、検索領域６０は、図１に示すように、例えば扇状に形成されて大きさが段階的に異なる４つの検索領域６１〜６４に設定されている。なお、以下の説明において、複数の検索領域６１〜６４のうちいずれか１つを特定せずに任意の検索領域を示す場合には、単に検索領域６０と称する。
【００２９】
各検索領域６１〜６４のうち最も小さい検索領域を第１検索領域６１とする。つまり、第１検索領域６１は、各検索領域６１〜６４の中で最も小さい最小検索領域である。また、各検索領域６１〜６４のうち最も大きい検索領域を第４検索領域６４とする。つまり、第４検索領域６４は、各検索領域６１〜６４の中で最も大きい最大検索領域である。そして、第１検索領域６１よりも大きく、かつ、第４検索領域６４よりも小さい検索領域を、小さいものから順に第２検索領域６２、第３検索領域６３とする。
【００３０】
この場合、第４検索領域６４は、第４検索領域６４よりも小さい他の検索領域６１〜６３を全て含んでいる。第３検索領域６３は、第３検索領域６３よりも小さい他の検索領域６１、６２を全て含んでいる。そして、第２検索領域６２は、第２検索領域６２よりも小さい他の検索領域６１を全て含んでいる。また、例えば図３に示すように、第１検索領域６１の半径を第１距離Ｌ１とし、第２検索領域６２の半径を第２距離Ｌ２とする。そして、第３検索領域６３の半径を第３距離Ｌ３とし、第４検索領域６４の半径を第４距離Ｌ４とする。
【００３１】
図２に示す切替処理部４６は、切替処理を行うことができる。切替処理は、安全制御装置５０から送信される切替信号に基づいて、検索領域６１〜６４を択一的に切り替える処理である。安全制御装置５０から送信される切替信号は、切替信号入力部４９に入力される。本実施形態の場合、図１３に示すように、切替信号は「ｃｈ（Ｎ）」で示されている。この場合、Ｎは、１〜４の整数であり、第１検索領域６１〜第４検索領域６４に対応している。すなわち、ｃｈ（１）は第１検索領域６１の切替信号を示し、ｃｈ（２）は第２検索領域６２の切替信号を示し、ｃｈ（３）は第３検索領域６３の切替信号を示し、ｃｈ（４）は第４検索領域６４の切替信号を示している。なお、本実施形態では、第１検索領域６１の切替信号を第１切替信号ｃｈ（１）と称し、第２検索領域６２の切替信号を第２切替信号ｃｈ（２）と称し、第３検索領域６３の切替信号を第３切替信号ｃｈ（３）と称し、第４検索領域６４の切替信号を第４切替信号ｃｈ（４）と称する。
【００３２】
各切替信号ｃｈ（Ｎ）は、「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」のいずれか一方の値を取る。この場合、各切替信号ｃｈ（１）〜ｃｈ（４）の中で、「ＯＮ」の値は１つのみとする。例えば、第１切替信号ｃｈ（１）が「ＯＮ」である場合、他の切替信号ｃｈ（２）〜ｃｈ（４）は「ＯＦＦ」となる。この場合、検知装置４０は、第１検索領域６１内において、対象物９０を検索する。第２切替信号ｃｈ（２）が「ＯＮ」である場合、他の切替信号ｃｈ（１）、ｃｈ（３）、ｃｈ（４）は「ＯＦＦ」となる。この場合、検知装置４０は、第２検索領域６２内において、対象物９０を検索する。
【００３３】
また、第３切替信号ｃｈ（３）が「ＯＮ」である場合、他の切替信号ｃｈ（１）、ｃｈ（２）、ｃｈ（４）は「ＯＦＦ」となる。この場合、検知装置４０は、第３検索領域６３内において、対象物９０を検索する。そして、第４切替信号ｃｈ（４）が「ＯＮ」である場合、他の切替信号ｃｈ（１）〜ｃｈ（３）は「ＯＦＦ」となる。この場合、検知装置４０は、第４検索領域６４内において、対象物９０を検索する。
【００３４】
検知信号生成処理部４７は、検知信号を生成する検知信号生成処理を行うことができる。検知信号は、検索領域６１〜６４のうち切替信号ｃｈ（Ｎ）が「ＯＮ」となっている検索領域６０内に、対象物９０が存在しているか否かを示す信号である。切替信号ｃｈ（Ｎ）が「ＯＮ」となっている検索領域６０（以下、現在の検索領域６０と称する）の内側に対象物９０が検知された場合、検知信号は検知状態を示す。一方、現在の検索領域６０の内側に対象物９０が検知されない場合、検知信号は非検知状態を示す。検知信号は、図１３に示すように、「有」又は「無」のうちいずれか一方の値を取る。この場合、検知信号が「有」であれば、検知状態を示し、検知信号が「無」であれば、非検知状態を示している。
【００３５】
図２に示すように、検知信号出力部４８及び切替信号入力部４９は、検知装置４０の外部の機器この場合安全制御装置５０と接続されて信号の送受信を行うための入出力部、いわゆるＩ／Ｏである。検知信号出力部４８は、検知信号生成処理部４７で生成された検知信号を、安全制御装置５０に対して出力する。切替信号入力部４９は、安全制御装置５０から出力された切替信号ｃｈ（Ｎ）を受け付ける。
【００３６】
次に、安全制御装置５０の電気的構成について説明する。安全制御装置５０は、制御部５１と、距離推定処理部５２と、制限信号生成処理部５３と、切替信号生成処理部５４と、を有している。制御部５１は、例えばＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び書き換え可能なフラッシュメモリ等の記憶媒体を有するマイクロコンピュータを主体に構成されており、安全制御装置５０の全体を制御する。制御部５１は、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムをＣＰＵで実行することにより、距離推定処理部５２、制限信号生成処理部５３、及び切替信号生成処理部５４等を、ソフトウェアによって仮想的に実現する。なお、これら距離推定処理部５２、制限信号生成処理部５３、及び切替信号生成処理部５４等は、例えば制御部５１と一体又は別体の集積回路としてハードウェア的に実現してもよい。
【００３７】
距離推定処理部５２は、距離推定処理を行うことができる。距離推定処理は、隣接する２つの検索領域６０についての検知信号を比較し、その２つの検知信号の組み合わせに応じて、基準点Ｏから対象物９０までの距離すなわち対象物９０の位置を推定する処理である。具体的には、距離推定処理部５２は、隣接する２つの検索領域６０のうち大きい方の検索領域６０についての検知信号が検知状態つまり「有」であり、かつ、小さい方の検索領域６０についての検知信号が非検知状態つまり「無」である場合に、大きい方の検索領域６０の内側でかつ小さい方の検索領域６０の外側に対象物９０が存在していると判断して、対象物９０の位置を推定する。
【００３８】
例えば図３に示すように、対象物９０が第４検索領域６４の外側に位置している場合について見る。この場合、切替信号ｃｈ（１）〜ｃｈ（４）のいずれが「ＯＮ」になっても、検知信号は「無」を示す。つまり、切替信号ｃｈ（４）が「ＯＮ」のときに検知信号が「無」を示した場合には、最大検索領域６４の内側に対象物９０が存在していないことがわかる。したがって、切替信号ｃｈ（４）が「ＯＮ」のときの検知信号が「無」つまり非検知状態であれば、距離推定処理部５２は、最大検索領域６４の内側に対象物９０が存在していないと判断する。そしてこの場合、距離推定処理部５２は、基準点Ｏから対象物９０までの距離を、第４距離Ｌ４より大きい値であると推定する。
【００３９】
また、例えば図４に示すように、対象物９０が第４検索領域６４の内側でかつ第３検索領域６３の外側に位置している場合について見る。この場合、切替信号ｃｈ（４）が「ＯＮ」のときには、検知信号は「有」を示す。一方、切替信号ｃｈ（１）〜ｃｈ（３）のいずれかがが「ＯＮ」のときには、検知信号は「無」を示す。つまり、切替信号ｃｈ（３）が「ＯＮ」のときに検知信号が「無」を示した場合には、第３検索領域６３の内側に対象物９０が存在していないことがわかる。
【００４０】
したがって、切替信号ｃｈ（４）が「ＯＮ」のときの検知信号が「有」つまり検知状態であり、かつ、切替信号ｃｈ（３）が「ＯＮ」のときの検知信号が「無」つまり非検知状態であれば、距離推定処理部５２は、第４検索領域６４の内側でかつ第３検索領域６３の外側に対象物９０が存在していると判断する。そしてこの場合、距離推定処理部５２は、基準点Ｏから対象物９０までの距離を、第３距離Ｌ３よりも大きくかつ第４距離Ｌ４以下の値であると推定する。
【００４１】
同様に、例えば図５に示すように、対象物９０が第３検索領域６３の内側でかつ第２検索領域６２の外側に位置している場合について見る。この場合、切替信号ｃｈ（３）、ｃｈ（４）のいずれかが「ＯＮ」のときには、検知信号は「有」を示す。つまり、切替信号ｃｈ（３）が「ＯＮ」のときに検知信号が「有」を示した場合には、第３検索領域６３の内側に対象物９０が存在していることがわかる。一方、切替信号ｃｈ（１）、ｃｈ（２）のいずれかがが「ＯＮ」のときには、検知信号は「無」を示す。つまり、切替信号ｃｈ（２）が「ＯＮ」のときに検知信号が「無」を示した場合には、第２検索領域６２の内側に対象物９０が存在していないことがわかる。
【００４２】
したがって、切替信号ｃｈ（３）が「ＯＮ」のときの検知信号が「有」つまり検知状態であり、かつ、切替信号ｃｈ（２）が「ＯＮ」のときの検知信号が「無」つまり非検知状態であれば、距離推定処理部５２は、第３検索領域６３の内側でかつ第２検索領域６２の外側に対象物９０が位置していると判断する。そしてこの場合、距離推定処理部５２は、基準点Ｏから対象物９０までの距離を、第２距離Ｌ２よりも大きくかつ第３距離Ｌ３以下の値であると推定する。
【００４３】
同様に、例えば図６に示すように、対象物９０が第２検索領域６２の内側でかつ第１検索領域６１の外側に位置している場合について見る。この場合、切替信号ｃｈ（２）〜ｃｈ（４）のいずれかが「ＯＮ」のときには、検知信号は「有」を示す。つまり、切替信号ｃｈ（２）が「ＯＮ」のときに検知信号が「有」を示した場合には、第２検索領域６２の内側に対象物９０が存在していることがわかる。一方、切替信号ｃｈ（１）が「ＯＮ」のときには、検知信号は「無」を示す。つまり、切替信号ｃｈ（１）が「ＯＮ」のときに検知信号が「無」を示した場合には、第１検索領域６１の内側に対象物９０が存在していないことがわかる。
【００４４】
したがって、切替信号ｃｈ（２）が「ＯＮ」のときの検知信号が「有」つまり検知状態であり、かつ、切替信号ｃｈ（１）が「ＯＮ」のときの検知信号が「無」つまり非検知状態であれば、距離推定処理部５２は、第２検索領域６２の内側でかつ第１検索領域６１の外側に対象物９０が位置していると判断する。そしてこの場合、距離推定処理部５２は、基準点Ｏから対象物９０までの距離を、第１距離Ｌ１よりも大きくかつ第２距離Ｌ２以下の値であると推定する。
【００４５】
そして、例えば図７に示すように、対象物９０が第１検索領域６１の内側に位置している場合について見る。この場合、切替信号ｃｈ（１）〜ｃｈ（４）のいずれが「ＯＮ」になっても、検知信号は「有」を示す。つまり、切替信号ｃｈ（１）が「ＯＮ」のときに検知信号が「有」を示した場合には、第１検索領域６１の内側に対象物９０が存在していることがわかる。したがって、切替信号ｃｈ（１）が「ＯＮ」のときの検知信号が「有」つまり検知状態であれば、距離推定処理部５２は、第１検索領域６１つまり最小検索領域６１内に対象物９０が位置していると判断する。そしてこの場合、距離推定処理部５２は、基準点Ｏから対象物９０までの距離を、第１距離Ｌ１以下の値であると推定する。
【００４６】
図２に示す制限信号生成処理部５３は、制限信号生成処理を行うことができる。制限信号生成処理は、距離推定処理部５２で推定された対象物９０の推定位置、すなわち基準点Ｏから対象物９０までの推定距離Ｌに応じて、ロボット２１の最大速度を制限する制限信号を生成する処理である。本実施形態では、対象物９０が最大検索領域６４内に存在していない場合の最大速度を１００％とする。そして、制限信号生成処理部５３は、対象物９０が基準点Ｏつまりロボット２１に近づくほど、ロボット２１の最大速度を減少させるような制限信号を生成する。なお、推定距離Ｌに応じて設定されるロボット２１の最大速度は、ロボット２１の種類や設置環境等によって決定される値であり、本実施形態のものに限られない。
【００４７】
例えば図３に示すように、最大検索領域６４の内側に対象物９０が存在していない場合、距離推定処理部５２は、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌを、第４距離Ｌ４より大きい値であると推定する。この場合、制限信号生成処理部５３は、図１２に示すように、ロボット２１の最大速度を１００％にするための制限信号を生成する。つまりこの場合、ロボット２１の最大速度は制限されない。
【００４８】
また、例えば図４に示すように、第４検索領域６４の内側でかつ第３検索領域６３の外側に対象物９０が存在している場合、距離推定処理部５２は、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌを、第３距離Ｌ３よりも大きくかつ第４距離Ｌ４以下の値であると推定する。この場合、制限信号生成処理部５３は、図１２に示すように、ロボット２１の最大速度を６０％にするための制限信号を生成する。したがって、第４検索領域６４の内側でかつ第３検索領域６３の外側に対象物９０が存在している場合、ロボット２１の最大速度は６０％に制限される。
【００４９】
同様に、例えば図５に示すように、第３検索領域６３の内側でかつ第２検索領域６２の外側に対象物９０が存在している場合、距離推定処理部５２は、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌを、第２距離Ｌ２よりも大きくかつ第３距離Ｌ３以下の値であると推定する。この場合、制限信号生成処理部５３は、図１２に示すように、ロボット２１の最大速度を４０％にするための制限信号を生成する。したがって、第３検索領域６３の内側でかつ第２検索領域６２の外側に対象物９０が存在している場合、ロボット２１の最大速度は４０％に制限される。
【００５０】
同様に、例えば図６に示すように、第２検索領域６２の内側でかつ第１検索領域６１の外側に対象物９０が存在している場合、距離推定処理部５２は、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌを、第１距離Ｌ１よりも大きくかつ第２距離Ｌ２以下の値であると推定する。この場合、制限信号生成処理部５３は、図１２に示すように、ロボット２１の最大速度を２０％にするための制限信号を生成する。したがって、第２検索領域６２の内側でかつ第１検索領域６１の外側に対象物９０が存在している場合、ロボット２１の最大速度は２０％に制限される。
【００５１】
そして、例えば図７に示すように、第１検索領域６１の内側に対象物９０が存在している場合、距離推定処理部５２は、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌを、第１距離Ｌ１以下の値であると推定する。この場合、制限信号生成処理部５３は、図１２に示すように、ロボット２１の最大速度を０％にするための制限信号を生成する。したがって、第１検索領域６１の内側に対象物９０が存在している場合、ロボット２１は停止状態となり、ロボット２１の動作が禁止される。
【００５２】
図２に示す切替信号生成処理部５４は、切替信号生成処理を行うことができる。切替信号生成処理は、検知装置４０による検索領域６０を切り替えるための切替信号ｃｈ（Ｎ）を生成する処理である。すなわち、切替信号生成処理部５４は、各検索領域６１〜６４に対応した各切替信号ｃｈ（Ｎ）についてのＯＮ又はＯＦＦを決定する。
【００５３】
本実施形態において、切替信号生成処理部５４は、検知信号入力部５６に入力された検知信号が検知状態つまり「有」であった場合で、かつ現在の検索領域６０が最小検索領域６１以外つまり第２検索領域６２、第３検索領域６３、又は第４検索領域６４のいずれかである場合には、検索領域６０を現在の検索領域６０に隣接しかつ現在の検索領域６０よりも小さい検索領域６０に切り替えるための切替信号を生成する処理を行う。この処理により、例えば図３〜図７の順で示すように対象物９０が基準点Ｏに接近する場合に、検索領域６０は、対象物９０の移動に追従するように、第４検索領域６４から第１検索領域６１の順に基準点Ｏに向かって縮むように小さくなる。
【００５４】
具体的には、例えば図３に示すように、最大検索領域６４内に対象物９０が存在していない場合、図１３の期間Ａ１で示すように、第４切替信号ｃｈ（４）のＯＮ状態が維持されることで、現在の検索領域６０が第４検索領域６４に維持されている。このとき、図４に示すように対象物９０が第４検索領域６４の内側に侵入すると、図１３の期間Ａ２の初期に示すように、検知信号入力部５６に入力される検知信号が検知状態つまり「有」になる。ここで、第４検索領域６４は、最小検索領域６１以外の検索領域に該当する。したがって、切替信号生成処理部５４は、現在の検索領域である第４検索領域６４に隣接し、かつ第４検索領域６４よりも小さい第３検索領域６３に切り替えるための切替信号を生成する。つまり、図１３の期間Ａ２に示すように、第４切替信号ｃｈ（４）がＯＮのときに検知信号が検知状態を示した場合、切替信号生成処理部５４は、第４切替信号ｃｈ（４）をＯＦＦにするとともに第３切替信号ｃｈ（３）をＯＮにする。
【００５５】
第３切替信号ｃｈ（３）がＯＮになると、現在の検索領域６０は、第３検索領域６３に切り替わる。このとき、図５に示すように対象物９０が第３検索領域６３の内側に侵入すると、図１３の期間Ａ３の初期に示すように、検知信号入力部５６に入力される検知信号が検知状態つまり「有」になる。ここで、第３検索領域６３は、最小検索領域６１以外の検索領域に該当する。したがって、切替信号生成処理部５４は、現在の検索領域である第３検索領域６３に隣接し、かつ第３検索領域６３よりも小さい第４検索領域６４に切り替えるための切替信号を生成する。つまり、図１３の期間Ａ３に示すように、第３切替信号ｃｈ（３）がＯＮのときに検知信号が検知状態を示した場合、切替信号生成処理部５４は、第３切替信号ｃｈ（３）をＯＦＦにするとともに第２切替信号ｃｈ（２）をＯＮにする。
【００５６】
第２切替信号ｃｈ（２）がＯＮになると、現在の検索領域６０は、第２検索領域６２に切り替わる。このとき、図６に示すように対象物９０が第２検索領域６２の内側に侵入すると、図１３の期間Ａ４の初期に示すように、検知信号入力部５６に入力される検知信号が検知状態つまり「有」になる。ここで、第２検索領域６２は、最小検索領域６１以外の検索領域に該当する。したがって、切替信号生成処理部５４は、現在の検索領域である第２検索領域６２に隣接し、かつ第２検索領域６２よりも小さい第１検索領域６１に切り替えるための切替信号を生成する。つまり、図１３の期間Ａ４に示すように、第２切替信号ｃｈ（２）がＯＮのときに検知信号が検知状態を示した場合、切替信号生成処理部５４は、第２切替信号ｃｈ（２）をＯＦＦにするとともに第１切替信号ｃｈ（１）をＯＮにする。
【００５７】
そして、第１切替信号ｃｈ（１）がＯＮになると、現在の検索領域６０は、第１検索領域６１に切り替わる。このとき、図７に示すように対象物９０が第１検索領域６１の内側に侵入すると、図１３の期間Ａ５の初期に示すように、検知信号入力部５６に入力される検知信号が検知状態つまり「有」になる。ここで、第１検索領域６１は、最小検索領域６１に該当する。この場合、切替信号生成処理部５４は、図１３の期間Ａ５で示すように、検知信号が非検知状態になるまで、第１切替信号ｃｈ（１）をＯＮの状態に維持、つまり第１検索領域６１内における検索を維持する。
【００５８】
また、本実施形態において、切替信号生成処理部５４は、検知信号入力部５６に入力された検知信号が非検知状態つまり「無」であった場合で、かつ現在の検索領域６０が最大検索領域６４以外つまり第１検索領域６１、第２検索領域６２、又は第３検索領域６３のいずれかである場合には、検索領域６０を現在の検索領域６０に隣接しかつ現在の検索領域６０よりも大きい検索領域６０に切り替えるための切替信号を生成する処理を行う。この処理により、例えば図８〜図１１の順で示すように対象物９０が基準点Ｏから遠ざかる場合に、検索領域６０は、対象物９０の移動に追従するように、第１検索領域６１から第４検索領域６４の順に基準点Ｏとは反対方向へ向かって広がるように大きくなる。
【００５９】
具体的には、例えば図７に示すように、最小検索領域６１内に対象物９０が存在している場合、図１３の期間Ａ５に示すように、第１切替信号ｃｈ（１）のＯＮ状態が維持されて、現在の検索領域６０が第１検索領域６１に維持されている。このとき、図８に示すように対象物９０が第１検索領域６１の外側へ出ると、図１３の期間Ｂ１の初期に示すように、検知信号入力部５６に入力される検知信号が非検知状態つまり「無」になる。ここで、第１検索領域６１は、最大検索領域６４以外の検索領域に該当する。したがって、切替信号生成処理部５４は、現在の検索領域である第１検索領域６１に隣接し、かつ第１検索領域６１よりも大きい第２検索領域６２に切り替えるための切替信号を生成する。つまり、図１３の期間Ｂ１に示すように、第１切替信号ｃｈ（１）がＯＮのときに検知信号が非検知状態を示した場合、切替信号生成処理部５４は、第１切替信号ｃｈ（１）をＯＦＦにするとともに第２切替信号ｃｈ（２）をＯＮにする。
【００６０】
第２切替信号ｃｈ（２）がＯＮになると、現在の検索領域６０は、第２検索領域６２に切り替わる。このとき、図９に示すように対象物９０が第２検索領域６２の外側へ出ると、図１３の期間Ｂ２の初期に示すように、検知信号入力部５６に入力される検知信号が非検知状態つまり「無」になる。ここで、第２検索領域６２は、最大検索領域６４以外の検索領域に該当する。したがって、切替信号生成処理部５４は、現在の検索領域である第２検索領域６２に隣接し、かつ第２検索領域６２よりも大きい第３検索領域６３に切り替えるための切替信号を生成する。つまり、図１３の期間Ｂ２に示すように、第２切替信号ｃｈ（２）がＯＮのときに検知信号が非検知状態を示した場合、切替信号生成処理部５４は、第２切替信号ｃｈ（２）をＯＦＦにするとともに第３切替信号ｃｈ（３）をＯＮにする。
【００６１】
第３切替信号ｃｈ（３）がＯＮになると、現在の検索領域６０は、第３検索領域６３に切り替わる。このとき、図１０に示すように対象物９０が第３検索領域６３の外側へ出ると、図１３の期間Ｂ３の初期に示すように、検知信号入力部５６に入力される検知信号が非検知状態つまり「無」になる。ここで、第３検索領域６３は、最大検索領域６４以外の検索領域に該当する。したがって、切替信号生成処理部５４は、現在の検索領域である第３検索領域６３に隣接し、かつ第３検索領域６３よりも大きい第４検索領域６４に切り替えるための切替信号を生成する。つまり、図１３の期間Ｂ３に示すように、第３切替信号ｃｈ（３）がＯＮのときに検知信号が非検知状態を示した場合、切替信号生成処理部５４は、第３切替信号ｃｈ（３）をＯＦＦにするとともに第４切替信号ｃｈ（４）をＯＮにする。
【００６２】
第４切替信号ｃｈ（４）がＯＮになると、現在の検索領域６０は、第４検索領域６４に切り替わる。このとき、図１１に示すように対象物９０が第４検索領域６４の外側へ出ると、図１３の期間Ｂ４の初期に示すように、検知信号入力部５６に入力される検知信号が非検知状態つまり「無」になる。ここで、第４検索領域６４は、最大検索領域６４の検索領域に該当する。この場合、図１３の期間Ｂ４に示すように、切替信号生成処理部５４は、検知信号が検知状態になるまで、第４切替信号ｃｈ（４）をＯＮの状態に維持、つまり第４検索領域６４内における検索を維持する。
【００６３】
図２に示す切替信号出力部５５及び検知信号入力部５６は、安全制御装置５０の外部の機器この場合検知装置４０と接続されて信号の送受信を行う入出力部、いわゆるＩ／Ｏである。切替信号出力部５５は、切替信号生成処理部５４で生成された各切替信号ｃｈ（Ｎ）を、検知装置４０の切替信号入力部４９へ出力する。検知信号入力部５６は、検知装置４０の検知信号出力部４８から出力された検知信号を受け付ける。
【００６４】
更新部５７は、更新処理を行うことができる。更新処理は、制限信号生成処理部５３で生成された制限信号をロボットコントローラ２２に送信し、ロボットコントローラ２２で定義されているロボット２１の最大速度を、制限信号に基づいて更新する処理である。この更新処理により、ロボット２１の最大速度が制限される。なお、更新処理におけるロボット２１の最大速度を更新する処理は、ロボットコントローラ２２自身が行ってもよい。例えば、更新部５７が、制限信号生成処理部５３で生成した制限信号を、ロボットコントローラ２２に送信し、ロボットコントローラ２２が、安全制御装置５０から受信した制限信号に基づいて、ロボット２１の最大速度の定義を更新するようにしてもよい。
【００６５】
ロボットの安全装置１０は、検知装置４０と安全制御装置５０との協働により、検索領域６０内の対象物９０を検索し、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌを推定する。次に、主に安全制御装置５０の制御部５１で行われる制御内容について、図１４及び図１５も参照して説明する。なお、以下の説明において、距離推定処理部５２、制限信号生成処理部５３、及び切替信号生成処理部５４が行う処理は、全て制御部５１が行う処理として説明する。
【００６６】
制御部５１は、図１４の制御を開始すると（スタート）、まずステップＳ１１において、整数Ｎを最大値ｍａｘに設定する。最大値ｍａｘは、検知装置４０が有する検索領域の数であり、２以上の整数である。本実施形態の場合、検知装置４０は、第１検索領域６１〜第４検索領域６４の４つの検索領域を有している。そのため、本実施形態では、最大値ｍａｘ＝４となる。また、整数Ｎは、最大値ｍａｘ以下の整数である。本実施形態の場合、整数Ｎは、１〜４のいずれかの整数であり、第１検索領域６１〜第４検索領域６４に対応している。
【００６７】
基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌつまり対象物の位置によって、ステップＳ１２以降の経路が異なる。まず、例えば図３又は図１１に示すように、最大検索領域６４内に対象物９０が存在していない場合の制御内容について説明する。この場合、制御部５１は、図１４のステップＳ１２〜Ｓ１５、及び図１５のステップＳ２３、Ｓ２４を繰り返す。すなわち、図１４の制御を開始すると、ステップＳ１１において整数Ｎ＝４に設定される。そして、制御部５１は、ステップＳ１２において、第４切替信号ｃｈ（４）をＯＮにするとともに、第１切替信号ｃｈ（１）、第２切替信号ｃｈ（２）、及び第３切替信号ｃｈ（３）をそれぞれＯＦＦにする。
【００６８】
ステップＳ１２で生成された各切替信号ｃｈ（１）〜ｃｈ（４）は、切替信号出力部５５から出力される。検知装置４０は、切替信号入力部４９に入力された各切替信号ｃｈ（１）〜ｃｈ（４）に基づいて検索領域６０を切り替える。この場合、検知装置４０は、ＯＮとなった切替信号ｃｈ（４）に対応する第４検索領域６４について、対象物９０を検知する。そして、検知装置４０は、その検知結果を、検知信号として安全制御装置５０へ出力する。
【００６９】
制御部５１は、ステップＳ１３において、検知装置４０から受信した検知信号の検知結果を判断する。この場合、図３に示すように、第４検索領域６４内に対象物９０が存在していない。したがって、図１３の期間Ａ１又は期間Ｂ４で示すように、第４検索領域６４についての検知信号が非検知状態つまり「無」となり（図１４のステップＳ１３でＮＯ）、制御部５１は、ステップＳ１４へ移行する。
【００７０】
制御部５１は、ステップＳ１４において、整数Ｎが最大値ｍａｘであるか否かを判断する。つまり、制御部５１は、ステップＳ１４において、現在の検索領域６０が、最大検索領域この場合第４検索領域６４であるか否かを判断する。この場合、整数Ｎ＝最大値ｍａｘであるため（ステップＳ１４でＹＥＳ）、制御部５１は、ステップＳ１５へ移行し、最大検索領域６４内に対象物９０が存在していないと判断する。そして、制御部５１は、図１５のステップＳ２３の制限信号生成処理、及びステップＳ２４の更新処理を行う。
【００７１】
制御部５１は、ステップＳ２３において、対象物９０の検知位置に応じて制限信号を生成する。この場合、最大検索領域６４内に対象物９０が存在してないため、制御部５１は、ロボット２１の最大速度を１００％にするための制限信号を生成する。そして、制御部５１は、ステップＳ２４において制限信号をロボットコントローラ２２に送信し、ロボット２１の最大速度の定義を１００％に更新する。その後、制御部５１は、図１４のステップＳ１２へ移行する。これにより、最大検索領域６４内に対象物９０が侵入するまで、ステップＳ１１〜Ｓ１５、Ｓ２３、Ｓ２４が繰り返される。
【００７２】
次に、図４〜図７に示すように、対象物９０が最大検索領域６０内に侵入して基準点Ｏに近づく場合の制御内容について説明する。図１４のステップＳ１３において、整数Ｎ＝４である場合において、図４に示すように第４検索領域６４内に対象物９０が侵入すると、検知装置４０は、第４検索領域６４内の対象物９０を検知し、検知状態の検知信号つまり「有」を出力する。これにより、第４検索領域６４についての検知信号が検知状態つまり「有」となり（ステップＳ１３でＹＥＳ）、制御部５１は、ステップＳ１６へ移行する。
【００７３】
制御部５１は、ステップＳ１６において、整数Ｎが１であるか否かを判断する。つまり、制御部５１は、ステップＳ１６において、現在の検索領域６０が、最小検索領域この場合第１検索領域６１であるか否かを判断する。この場合、整数Ｎ＝４であるため（ステップＳ１６でＮＯ）、制御部５１は、ステップＳ２１へ移行する。
【００７４】
制御部５１は、ステップＳ２１において、切替信号ｃｈ（Ｎ−１）をＯＮにするとともに、他の切替信号をＯＦＦにする。この場合、制御部５１は、第３切替信号ｃｈ（３）をＯＮにするとともに、第１切替信号ｃｈ（１）、第２切替信号ｃｈ（２）、及び第４切替信号ｃｈ（４）をそれぞれＯＦＦにする。そして、各切替信号ｃｈ（１）〜ｃｈ（４）は、検知装置４０へ送信される。これにより、検索領域６０が、現在の検索領域である第４検索領域６４に隣接し、かつ、この第４検索領域６４よりも小さい第３検索領域６３に切り替わる。
【００７５】
制御部５１は、ステップＳ１８において、検知装置４０から受信した検知信号の検知結果を判断する。この場合、図４に示すように、対象物９０が第３検索領域６３の外側に位置していれば、図１３の期間Ａ２又は期間Ｂ３で示すように、第３検索領域６３についての検知信号が非検知状態つまり「無」となり（ステップＳ１８でＮＯ）、制御部５１は、ステップＳ１９へ移行する。そして、制御部５１は、ステップＳ１９において、対象物９０が、第Ｎ領域内でかつ第Ｎ−１領域外に位置していると判断する。例えば整数Ｎ＝４である場合、制御部５１は、ステップＳ１９において、対象物９０が、第４検索領域６４の内側でかつ第３検索領域６３の外側に位置していると判断する。
【００７６】
換言すれば、例えば図１３の期間Ａ２で示すように、隣接する２つの検索領域である第４検索領域６４と第３検索領域６３とのうち、大きい方の検索領域である第４検索領域６４についての検知信号が検知状態であり（Ｎ＝４の場合にステップＳ１３でＹＥＳ）、かつ、小さい方の検索領域である第３検索領域６３についての検知信号が非検知状態である場合（Ｎ＝４の場合にステップＳ１８でＮＯ）、制御部５１は、第４検索領域６４の内側でかつ第３検索領域６３の外側に対象物９０が存在していると推定する。
【００７７】
その後、制御部５１は、図１５のステップＳ２３において、対象物９０の検知位置に応じて制限信号を生成する。この場合、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌは、第３距離Ｌ３よりも大きくかつ第４距離Ｌ４以下であると推定されるため、制御部５１は、ロボット２１の最大速度を６０％にするための制限信号を生成する。そして、制御部５１は、ステップＳ２４において制限信号をロボットコントローラ２２に送信し、ロボット２１の最大速度の定義を６０％に更新する。その後、制御部５１は、図１４のステップＳ１２へ移行する。
【００７８】
この場合、例えば対象物９０が図４に示す状態から移動しなければ、つまり隣接する２つの検索領域６０内に留まっていれば、制御部５１は、ステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８、Ｓ１９、Ｓ２３、Ｓ２４を繰り返す。これにより、対象物９０が第３検索領域６３の内側へ侵入するまで（ステップＳ１８でＹＥＳ）、第４検索領域６４と第３検索領域６３との比較が行われる。
【００７９】
次に、例えば対象物９０が図５に示すように基準点Ｏ側へ移動して第３検索領域６３内に侵入していた場合について説明する。この場合、図１３の期間Ａ３で示すように、第３検索領域６３についての検知信号が検知状態つまり「有」となるため（ステップＳ１８でＹＥＳ）、制御部５１は、ステップＳ２０へ移行する。そして、制御部５１は、整数Ｎを１減算した後、ステップＳ１２へ移行する。これにより、整数Ｎ＝４であれば、整数Ｎ＝３に変更される。その後、再度ステップＳ１２以降の処理が実行されることで、第３検索領域６３と第２検索領域６２の検知信号が対比される。
【００８０】
対象物９０が基準点Ｏに近づく場合、整数Ｎが１になるまで、上述の処理が繰り返される。これにより、検索領域６０が、対象物９０の移動に追従して小さくなるように切り替わる。そして、例えば図７に示すように、対象物９０が基準点Ｏに接近して第１検索領域６１内に侵入した場合、整数Ｎ＝１になる。すると、制御部５１は、ステップＳ１２において、第１切替信号ｃｈ（１）をＯＮにするとともに、第２切替信号ｃｈ（２）、第３切替信号ｃｈ（３）、及び第４切替信号ｃｈ（４）をそれぞれＯＦＦにする。この場合、図１３の期間Ａ５で示すように、整数Ｎ＝１のときに、第１検索領域６１についての検知信号が検知状態つまり「有」となる（図１４のステップＳ１３でＹＥＳ）。したがって、制御部５１は、ステップＳ１６へ移行する。
【００８１】
そして、現在の検索領域が最小検索領域６１である場合、整数Ｎ＝１であるため（ステップＳ１６でＹＥＳ）、制御部５１は、ステップＳ２１へ移行する。そして、制御部５１は、ステップＳ２１において、対象物９０が、第１検索領域６１内に位置していると判断する。つまり、最小検索領域６１についての検知信号が検知状態であれば（Ｎ＝１の場合にステップＳ１３でＹＥＳ）、制御部５１は、最小検索領域６１の内側に対象物９０が存在していると推定する。
【００８２】
その後、制御部５１は、図１５のステップＳ２３において、対象物９０の検知位置に応じて制限信号を生成する。この場合、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌは、第１距離Ｌ１以下であると推定されるため、制御部５１は、ロボット２１の最大速度を０％にするための制限信号を生成する。そして、制御部５１は、ステップＳ２４において制限信号をロボットコントローラ２２に送信し、ロボット２１の最大速度の定義を０％に更新する。つまり、この場合、ロボット２１の動作が禁止される。その後、制御部５１は、図１４のステップＳ１２へ移行する。そして、例えば図８に示すように対象物９０が最小検索領域６１の外側へ出るまで、制御部５１は、整数Ｎ＝１を維持した状態で、図１４のステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１６、Ｓ２１、Ｓ２３、Ｓ２４を繰り返す。
【００８３】
次に、図８〜１１に示すように、対象物９０が基準点Ｏから遠ざかる場合の制御内容について説明する。図１４のステップＳ１３において、整数Ｎ＝１である場合、図８に示すように第１検索領域６１の外側へ対象物９０が移動すると、図１３の期間Ｂ１に示すように、第１検索領域６１についての検知信号が非検知状態つまり「無」となる（図１４のステップＳ１３でＮＯ）。この場合、制御部５１は、ステップＳ１４へ移行する。そして、この場合、整数Ｎ＝１であるため（ステップＳ１４でＮＯ）、制御部５１は、ステップＳ２２へ移行する。そして、制御部５１は、整数Ｎを１加算した後、ステップＳ１２へ移行する。この場合、整数Ｎ＝１であれば、整数Ｎ＝２に変更される。その後、再度ステップＳ１２以降の処理が実行されることで、第２検索領域６２と第１検索領域６１の検知信号が対比される。
【００８４】
対象物９０が基準点Ｏから遠ざかる場合、整数Ｎが４になるまで、上述の処理が繰り返される。これにより、検索領域６０が、対象物９０の移動に追従して大きくなるように切り替わる。そして、例えば図１１に示すように、対象物９０が最大検索領域６４の外側へ出ると、制御部５１は、図１４のステップＳ１２〜Ｓ１５、及び図１５のステップＳ２３、Ｓ２４を繰り返し、整数Ｎ＝４にした状態で、検索領域６０を最大検索領域６４に維持する。このようにして、一連の処理が行われる。
【００８５】
このように、本実施形態のロボットの安全装置１０によれば、安全制御装置５０は、隣接する２つの検索領域６０のうち大きい方の検索領域６０についての検知信号が検知状態であり、かつ、小さい方の検索領域６０についての検知信号が非検知状態である場合に、大きい方の検索領域６０の内側でかつ小さい方の検索領域６０の外側に対象物９０が存在していると判断して、対象物９０の位置を推定する。すなわち、安全制御装置５０は、複数の検索領域６０のうち、隣接する２つの検索領域６０であって、検知状態となった検索領域６０と非検知状態となった検索領域６０との間に対象物９０が存在していると判断して、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌを推定する。
【００８６】
これによれば、安全制御装置５０は、検索領域６０を切り替えるための切替信号ｃｈ（Ｎ）を検知装置４０へ送信するとともに、検索領域６０内における対象物の有無を示す検知信号を検知装置４０から受信することで、対象物９０の位置を推定することができる。つまり、検知装置４０は、基準点Ｏと対象物９０との距離Ｌを示す距離値を、安全制御装置５０へ直接送信する必要がない。したがって、ロボットの安全装置１０は、装置間で距離値を通信する際に必要なＩＥＣ６１５０８やＩＣＥ６１４９６等の規格に適合した専用の通信モジュールを用いることなく、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌを推定することができる。
【００８７】
すなわち、対象物９０の有無を示す検知信号は、「有」又は「無」による２値で表されるものであるため、比較的高いノイズ耐性を有している。そのため、本実施形態の安全装置３０のように、検知信号による通信は、ＩＥＣ６１５０８等の機能安全規格やＩＣＥ６１４９６等の光学センサの規格においては、専用の通信モジュールを用いていない通信であっても安全であることが認められる。そして、本実施形態の安全装置３０は、検知装置４０で計測した基準点Ｏから対象物９０までの距離値を直接用いなくても、検索領域６０内における対象物９０の有無を示す検知信号によって、基準点Ｏから対象物９０までの距離を推定することができる。したがって、この安全装置３０によれば、検知装置４０と安全制御装置５０との間の通信において、規格に適合した専用の通信モジュールを用いなくても、当該通信モジュールを用いた場合と同等の信頼性を得ることができる。
【００８８】
また、検知装置４０は、基準点Ｏを基準にして大きさの異なる複数の検索領域６１〜６４を設定可能である。そして、検知装置４０は、切替信号入力部４９に入力された切替信号ｃｈ（Ｎ）のＯＮ／ＯＦＦに基づいて検索領域６１〜６４を切り替える。これによれば、検知装置４０から距離値を受信せずに対象物９０の位置を推定するために、複数台の検知装置４０を用いる必要が無い。つまり、安全装置３０によれば、複数台の検知装置４０を用いたものと同等の機能を１台の検知装置４０によって実現することができる。したがって、本実施形態の構成によれば、複数の検知装置４０を同時に動作させることが前提の構成に比べて、安全に対する信頼性を向上させることができる。
【００８９】
また、安全制御装置５０の制御部５１は、検知信号入力部５６に入力された検知信号が検知状態であった場合でかつ現在の検索領域６０が最小検索領域６１以外である場合には、検索領域６０を現在の検索領域６０に隣接しかつ現在の検索領域６０よりも小さい検索領域６０に切り替えるための切替信号を生成する。また、制御部５１は、検知信号入力部５６に入力された検知信号が非検知状態であった場合でかつ現在の検索領域６０が最大検索領域６４以外である場合には、検索領域６０を現在の検索領域６０に隣接しかつ現在の検索領域６０よりも大きい検索領域６０に切り替えるための切替信号を生成する。
【００９０】
これによれば、対象物９０が最大検索領域６４内で移動する場合であっても、検索領域６０は、対象物９０の移動に追従して小さく又は大きくなるように切り替わる。また、対象物９０が最大検索領域６４内のある位置で停止している場合、検索領域６０は、隣接する２つの検索領域６０のうち検知状態となる検索領域６０と非検知状態となる検索領域６０との間で交互に切り替わる。例えば、対象物９０が、図４又は図１０に示すように、第４検索領域６４の内側でかつ第３検索領域６３の外側で停止している場合、検索領域６０は、図１３の期間Ａ２又は期間Ｂ３に示すように、検知状態となる第４検索領域６４と非検知状態となる第３検索領域６３との間で交互に切り替わる。このため、本実施形態によれば、検知装置４０は、全ての検索領域６１〜６４について常に検索を行っておく必要がない。したがって、ロボットの安全装置１０は、全ての検索領域６１〜６４について常に検索を行っておく場合に比べて、対象物９０の検索に要する処理時間を短縮することができる。
【００９１】
すなわち、例えば検索領域６０の数を増やして、隣接する検索領域６０間の距離を短くすることで、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌの推定精度を向上させることができる。しかし、常に全ての検索領域６０について検索を行うと、対象物９０の検索に要する処理時間が増大する。これに対し、本実施形態によれば、検知装置４０は、全ての検索領域６１〜６４についての検索を常に行っておくことなく、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌを推定することができる。したがって、本構成によれば、検索領域６０の数を増やして推定距離Ｌの精度を向上させた場合であっても、処理時間の増大を抑制することができる。
【００９２】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図１６及び図１７を参照して説明する。本実施形態では、検索領域６０の切替方法つまり切替信号生成処理部５４で行われる処理の内容が、上記第１実施形態と異なる。すなわち、上記第１実施形態では、対象物９０の移動に追従するように検索領域６０を切り替えるため、対象物９０の位置によっては切替信号ｃｈ（Ｎ）がＯＮにならない場合があった。一方、本実施形態では、対象物９０の位置に関わらず、全ての切替信号ｃｈ（Ｎ）を一定周期でＯＮにする。
【００９３】
具体的には、本実施形態において、切替信号生成処理部５４は、検索領域６０が順次小さくなるように又は検索領域６０が順次大きくなるように、切替信号ｃｈ（Ｎ）を一定周期で生成する。これにより、検知装置４０と安全制御装置５０とを同期させる。図１６は、検索領域６０が、第４検索領域６４から第１検索領域６１へ向かって順次小さくなる場合を示している。制御部５１は、例えば図１６に示すように、一定周期のパルス信号に合わせて、第４切替信号ｃｈ（４）〜第１切替信号ｃｈ（１）のＯＮとＯＦＦを順次切り替えていく。パルス信号は、安全制御装置５０の内部で生成されるものであってもよいし、安全制御装置５０の外部から安全制御装置５０に入力されるものであってもよい。
【００９４】
ここで、図１６の各期間Ｃ１〜Ｃ５で示すように、第４切替信号ｃｈ（４）〜第１切替信号ｃｈ（１）がそれぞれ１回ずつＯＮとなる期間を、安全装置１０が行う処理の１周期とする。例えば図３又は１１に示すように、対象物９０が第４検索領域６４の外側に位置している場合、１周期における検知信号は、図１６の期間Ｃ１で示すように、常に非検知状態つまり「無」となる。したがって、１周期における検知信号が常に非検知状態である場合、制御部５１は、第４検索領域６４内に対象物９０が存在していないと判断する。この場合、制御部５１は、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌが第４距離Ｌ４以上であると推定する。
【００９５】
次に、例えば図４又は図１０に示すように、対象物９０が第４検索領域６４の内側でかつ第３検索領域６３の外側に位置している場合、１周期における検知信号は、図１６の期間Ｃ２で示すように、第４切替信号ｃｈ（４）がＯＮのときに検知状態つまり「有」になり、第３切替信号ｃｈ（３）がＯＮのときに非検知状態つまり「無」になる。したがって、１周期における検知信号が、第４切替信号ｃｈ（４）がＯＮのときに検知状態つまり「有」になり、第３切替信号ｃｈ（３）がＯＮのときに非検知状態つまり「無」になった場合、制御部５１は、第４検索領域６４の内側でかつ第３検索領域６３の外側に対象物９０が存在していると判断する。この場合、制御部５１は、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌが第３距離Ｌ３より大きくかつ第４距離Ｌ４以下であると推定する。
【００９６】
また、例えば図５又は図９に示すように、対象物９０が第３検索領域６３の内側でかつ第２検索領域６２の外側に位置している場合、１周期における検知信号は、図１６の期間Ｃ３で示すように、第３切替信号ｃｈ（３）がＯＮのときに検知状態つまり「有」になり、第２切替信号ｃｈ（２）がＯＮのときに非検知状態つまり「無」になる。したがって、１周期における検知信号が、第３切替信号ｃｈ（３）がＯＮのときに検知状態つまり「有」になり、第２切替信号ｃｈ（２）がＯＮのときに非検知状態つまり「無」になった場合、制御部５１は、第３検索領域６３の内側でかつ第２検索領域６２の外側に対象物９０が存在していると判断する。この場合、制御部５１は、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌが第２距離Ｌ２より大きくかつ第３距離Ｌ３以下であると推定する。
【００９７】
また、例えば図６又は図８に示すように、対象物９０が第２検索領域６２の内側でかつ第１検索領域６１の外側に位置している場合、１周期における検知信号は、図１６の期間Ｃ４で示すように、第２切替信号ｃｈ（２）がＯＮのときに検知状態つまり「有」になり、第１切替信号ｃｈ（１）がＯＮのときに非検知状態つまり「無」になる。したがって、１周期における検知信号が、第２切替信号ｃｈ（２）がＯＮのときに検知状態つまり「有」になり、第１切替信号ｃｈ（１）がＯＮのときに非検知状態つまり「無」になった場合、制御部５１は、第２検索領域６２の内側でかつ第１検索領域６１の外側に対象物９０が存在していると判断する。この場合、制御部５１は、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌが第１距離Ｌ１より大きくかつ第２距離Ｌ２以下であると推定する。
【００９８】
そして、例えば図７に示すように、対象物９０が第１検索領域６１の内側に位置している場合、１周期における検知信号は、図１６の期間Ｃ５で示すように、第１切替信号ｃｈ（１）がＯＮのときに検知状態つまり「有」になる。したがって、１周期における検知信号が、第１切替信号ｃｈ（１）がＯＮのときに検知状態つまり「有」になった場合、制御部５１は、第１検索領域６１の内側に対象物９０が存在していると判断する。この場合、制御部５１は、基準点Ｏから対象物９０までの距離Ｌが第１距離Ｌ１以下であると推定する。
【００９９】
本実施形態によれば、検知装置４０は、対象物９０の位置や数に関わらず、全ての検索領域６１〜６４について一定周期で検索を行う。ここで、最大検索領域６４内に複数の対象物が同時に存在している場合、隣接する２つの検索領域６０のうち検知状態となる検索領域６０と非検知状態となる検索領域６０の組み合わせは、基準点Ｏに最も近い対象物９０のものとなる。
【０１００】
例えば図１７に示すように、最大検索領域６４内に２つの対象物９１、９２が存在している場合について見る。対象物９１は、第１検索領域６１の外側でかつ第２検索領域６２の内側に位置している。対象物９２は、第３検索領域６３の外側でかつ第４検索領域６４の内側に位置している。この場合、１周期における検知信号は、図１６の期間Ｃ４に示すように、第４切替信号ｃｈ（４）、第３切替信号ｃｈ（３）、及び第２切替信号ｃｈ（２）がそれぞれＯＮのときに検知状態になり、第１切替信号ｃｈ（１）がＯＮのときに非検知状態になる。そして、距離推定処理部５２は、隣接する２つの検索領域６０のうち検知状態となる第２検索領域６２と非検知状態となる第１検索領域６１との組み合わせにより、対象物９２よりも基準点Ｏに近い対象物９１についての距離Ｌを推定する。つまり、この場合、距離推定処理部５２は、２つの対象物９１、９２のうち、基準点Ｏに最も近い方の対象物９１について距離Ｌを推定する。
【０１０１】
このように、本実施形態によれば、最大検索領域６４内に複数の対象物が同時に存在している場合、距離推定処理部５２は、複数の対象物のうち基準点Ｏに最も近い対象物についての距離Ｌを推定する。したがって、最大検索領域６４内に複数の対象物が存在する場合であっても、基準点Ｏに最も近い対象物についての距離Ｌが推定されるため、更なる安全性の向上が図られる。
【０１０２】
（その他の実施形態）
なお、本発明の実施形態は、上記しかつ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。本発明の実施形態は、例えば次のような変形または拡張が可能である。
ロボット２１は、多軸型に限られない。また、ロボット２１は、特定の位置に固定されたものではなく、例えば自律して移動可能なものであってもよい。
検知装置４０は、レーザスキャナつまり光学的距離測定装置に限られず、例えば超音波型のセンサ等であってもよい。
【０１０３】
検索領域６０は、円弧状に限られず、ロボット２１の周囲の環境に応じて、例えば多角形や、円弧と多角形との組み合わせ等に設定してもよい。また、検索領域６０は、２次元的つまり平面的であってもよいし、３次元的つまり立体的であってもよい。
検知装置４０と基準点Ｏとは必ずしも一致している必要はない。例えば、検索領域６０内における任意の点を基準点Ｏとして設定してもよい。これによれば、検知装置４０を、ロボット２１から離れた位置に設置することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
図面中、１０はロボットシステム、２１はロボット、２２はロボットコントローラ、３０はロボットの安全装置、４０は検知装置、４５は検索領域設定処理部、４６は切替処理部、４７は検知信号生成処理部、４８は検知信号出力部、４９は切替信号入力部、５０は安全制御装置、５２は距離推定処理部、５３は制限信号生成処理部、５５は切替信号出力部、５６は検知信号入力部、５７は更新部、６０は検索領域、６１は第１検索領域及び最小検索領域（検索領域）、６２は第２検索領域（検索領域）、６３は第３検索領域（検索領域）、６４は第４検索領域及び最大検索領域（検索領域）を示す。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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