(57)【要約】【課題】ロボット自身の存在や動き出すタイミング、ロボットの動作範囲を周囲の人間に知らしめることにより、注意を喚起したり、衝突を回避するための退避を人間に促すことができるロボットを提供する。【解決手段】  ロボットの本体表面または搭載するロボットアームの表面に空気の吹き出し口を設け、ロボット本体やロボットアームが動作する直前や動作中に、ロボット本体表面あるいはロボットアーム表面の空気吹き出し口から空気を吹き出すことにより、ロボットの存在や動き出すタイミング、動作範囲を周囲に存在する人間に感知させる。【選択図】図１
2008238327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気を収容した容器と、
ロボット本体の表面またはロボットアームの表面に形成された複数の空気の吹き出し口と、
前記容器と前記吹き出し口を結ぶ配管網と、
前記ロボット本体、前記ロボットアームの動作及び空気の吹き出しを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ロボット本体あるいは前記ロボットアームが動作を開始する直前に、前記ロボット本体あるいは前記ロボットアームの動作方向に向けて、空気吹き出し箇所、空気吹き出し方向を設定し、前記吹き出し口から空気を吹き出すように制御することを特徴とするロボット。
【請求項２】
圧縮空気を収容した容器と、
ロボット本体の表面またはロボットアームの表面に形成された複数の空気の吹き出し口と、
前記容器と前記吹き出し口を結ぶ配管網と、
前記ロボット本体、前記ロボットアームの動作及び空気の吹き出しを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ロボット本体あるいは前記ロボットアームが動作中は、前記ロボット本体あるいは前記ロボットアームの動作方向に向けて、空気吹き出し箇所、空気吹き出し方向を設定し、前記吹き出し口から空気を吹き出すように制御することを特徴とするロボット。
【請求項３】
圧縮空気を収容した容器と、
ロボット本体の表面またはロボットアームの表面に形成された複数の空気の吹き出し口と、
前記容器と前記吹き出し口を結ぶ配管網と、
前記ロボット本体、前記ロボットアームの動作及び空気の吹き出しを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ロボット本体あるいは前記ロボットアームが動作を開始する直前に、前記ロボット本体あるいは前記ロボットアームの動作範囲に向けて、空気吹き出し箇所、空気吹き出し方向を設定し、前記吹き出し口から空気を吹き出すように制御することを特徴とするロボット。
【請求項４】
圧縮空気を収容した容器と、
ロボット本体の表面またはロボットアームの表面に形成された複数の空気の吹き出し口と、
前記容器と前記吹き出し口を結ぶ配管網と、
前記ロボット本体、前記ロボットアームの動作及び空気の吹き出しを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ロボット本体あるいは前記ロボットアームが動作中は、前記ロボット本体あるいは前記ロボットアームの動作範囲に向けて、空気吹き出し箇所、空気吹き出し方向を設定し、前記吹き出し口から空気を吹き出すように制御することを特徴とするロボット。
【請求項５】
圧縮空気を収容した容器と、
ロボット本体の表面またはロボットアームの表面に形成された複数の空気の吹き出し口と、
前記容器と前記吹き出し口を結ぶ配管網と、
前記ロボット本体、前記ロボットアームの動作及び空気の吹き出しを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ロボット本体あるいは前記ロボットアームの所定時間後の位置を演算し、前記ロボット本体表面あるいはロボットアーム表面の前記空気吹き出し口から該位置方向に向けて、空気吹き出し箇所、空気吹き出し方向を設定し、前記吹き出し口から空気を吹き出すように制御することを特徴とするロボット。
【請求項６】
前記制御部は、空気吹き出し箇所の設定に際し、前記ロボット本体の動作時は、動作に応じた所定の前記吹き出し口から一定方向に空気を吹き出し、前記ロボットアームの動作時は、動作に応じた所定の前記吹き出し口から随時異なる方向に空気を吹き出すように制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロボット。 
【請求項７】
前記制御部は、空気吹き出し方向の設定に際し、前記ロボット本体表面の所定の前記吹き出し口からは一定方向に空気を吹き出し、前記ロボットアーム表面の所定の前記吹き出し口からは、アーム動作に応じてアーム動作方向に一致する方向を随時計算して空気を吹き出すように制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項８】
前記制御部は、前記ロボット本体が移動、または前記ロボットアームが動作する際には、前記ロボットの移動速度あるいは前記ロボットアームの移動速度に比例した空気吹き出し速度または空気吹き出し量で、前記ロボット本体表面あるいは前記ロボットアーム表面の前記空気吹き出し口から空気を吹き出すことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項９】
前記制御部は、前記ロボット本体が移動、または前記ロボットアームが動作する際に、前記ロボットあるいは前記ロボットアームの動作目標位置までの残り移動距離に比例した空気吹き出し速度または空気吹き出し量で、前記ロボット本体表面あるいはロボットアーム表面の前記空気吹き出し口から空気を吹き出すことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項１０】
前記制御部は、前記ロボット本体表面あるいはロボットアーム表面の前記空気吹き出し口から、前記移動速度に比例した頻度または残り移動距離に比例した頻度で断続的に空気を吹き出すように制御することを特徴とする請求項８または９記載のロボット。
【請求項１１】
前記容器から前記空気吹き出し口への空気の供給は、電磁弁を介して行われることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項１２】
前記空気吹き出し口は、少なくとも前記ロボット本体の前面、背面、右側面、左側面、前記ロボットアームの上腕面、前腕面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項１３】
前記制御部は、前記ロボットの動作軌道を演算する動作軌道生成部と、前記空気吹き出し口からの空気吹き出し箇所、方向、タイミングを計算する計算部と、前記電磁弁を制御する電磁弁制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項１４】
圧縮空気を収容した容器と、
ロボット本体の表面またはロボットアームの表面に形成された複数の空気の吹き出し口と、
前記容器と前記吹き出し口を結ぶ配管網と、
前記ロボット本体表面あるいはロボットアーム表面に形成され、前記吹き出し口から吹き出す空気を蓄えて膨らむバンパーと、
前記ロボット本体、前記ロボットアームの動作及び空気の吹き出しを制御する制御部を備え、
前記制御部は、当該ロボットが動作を開始する際には前記バンパーを膨らませることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間のそばで動作する人間共存型ロボットで、特に周囲に存在する人間に対する安全を考慮したロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の産業用ロボットでは、周囲に存在する人間に対する安全を確保するために、ロボットの周囲に安全柵を設けて隔離し、動作中のロボットには人間が近づけないようにしている。また、ロボットにサーボ電源が通電している状態や、異常が発生している状態を周囲の人間が容易に確認できるように、柵の周囲に警告ランプを設けたり、安全柵の中に出入りする扉を開けるとロボットのサーボ電源が遮断されるようなインターロックシステムの構築が求められている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
一方、人間共存ロボットは、人間のそばを動きまわったり、人間のそばでロボットアームを動作させて、人間に各種サービスを提供することを目的として開発されたものであり、産業用ロボットのように、柵の中に隔離して使用することができない。従って、人間のそばでロボットを安全に動作させるためには、ロボット自らが安全に動作するのは当然のことながら、さらに、ロボットの主電源やサーボ電源がＯＮになっていることを、何らかの方法で周囲の人間に知らせ、警告を発する必要がある。その一つの方法としては、サーボ電源ＯＮ状態を本体に搭載したランプで周囲の人間に知らせる方法がある。ホビーロボットでは、本体搭載ランプが点灯して電源ＯＮ時やサーボＯＮ時の状態を示すものが販売されている（例えば、非特許文献２参照）。しかしながら、この方法では、ロボットの動き出しや移動先、また動く範囲を周囲の人間に提示することができない。
【０００４】
そこで、ロボットがどのように動こうとしているのかをロボット本体上や周囲の床面に表示することで、周囲の人間に提示する方法が提案されている（例えば、非特許文献３、４参照）。この方法によれば、ロボットがどのように動こうとしているのかを周囲の人間が理解できるため、安全性を確保することができる。
【０００５】
また、周囲の人間への物体の接近を知らしめるものとして、空気の吹き出しを利用するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これは、パワーショベルの上部回転体に近接センサと空気吹き出しノズルとを設け、近接センサによる近接検知動作に応答して空気吹き出しノズルから空気を吹き出すことにより、作業者にパワーショベルの上部回転体の接近を知らしめるものである。
【特許文献１】特開２００１−１７１９８３号公報
【非特許文献１】中央労働災害防止協会安全衛生情報センターオンライン安全衛生情報「産業用ロボットの使用等の安全基準に関する技術上の指針」http://www.jaish.gr.jp/anzen/hor/hombun/hor1-7/hor1-7-13-1-0.htm
【非特許文献２】(株)イーケイジャパン  ロボットアームMR-999製品カタログhttp://www.elekit.co.jp/material/japanese_product_html/MR-999.php
【非特許文献３】松丸他: "人間共存型ロボットの遠隔操作に関する研究（第34報）−プロジェクタを用いた動作予告機能付き移動ロボットの開発と評価−",日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2006（Robomec2006）, 2P1-A37.
【非特許文献４】松丸他: "人間共存型ロボットの遠隔操作に関する研究（第31報）−全方向ディスプレイを用いた動作予告機能付き移動ロボットの開発と評価−",日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2006（Robomec2006）, 2P1-A31.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したロボット自身の存在や動き出すタイミング、ロボットの動作範囲を提示し、周囲に存在する人間に対して注意を喚起したり、衝突を回避するための退避を促すそのための手法では、周囲の人間が常にロボットのランプやプロジェクタの表示を注視している必要があり、ロボットの方を見ていないと、ロボットの動きに気が付かない場合があった。
【０００７】
また、建設重機の例では、作業者が近接センサで検知される領域にまで回転体に接近しないと、空気を吹き出さない。したがって、作業者は、建設重機のこれからの動き、例えば、移動方向、移動範囲、移動速度等を予測できず、人間への注意喚起、衝突の回避の点で十分でない。
【０００８】
そこで本発明は、人間が常にロボットのほうを注視していなくても、ロボット自身の存在や動き出すタイミング、ロボットの動作範囲を周囲の人間に提示し、注意を喚起したり、衝突を回避するための退避を促すことができるロボットの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、圧縮空気を収容した容器と、
ロボット本体の表面またはロボットアームの表面に形成された複数の空気の吹き出し口と、
前記容器と前記吹き出し口を結ぶ配管網と、
前記ロボット本体、前記ロボットアームの動作及び空気の吹き出しを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ロボット本体あるいは前記ロボットアームが動作を開始する直前に、前記ロボット本体あるいは前記ロボットアームの動作方向に向けて、空気吹き出し箇所、空気吹き出し方向を設定し、前記吹き出し口から空気を吹き出すように制御することを特徴とするロボットが提供される。
【００１０】
また、本発明の一態様によれば、圧縮空気を収容した容器と、
ロボット本体の表面またはロボットアームの表面に形成された複数の空気の吹き出し口と、
前記容器と前記吹き出し口を結ぶ配管網と、
前記ロボット本体、前記ロボットアームの動作及び空気の吹き出しを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ロボット本体あるいは前記ロボットアームが動作中は、前記ロボット本体あるいは前記ロボットアームの動作方向に向けて、空気吹き出し箇所、空気吹き出し方向を設定し、前記吹き出し口から空気を吹き出すように制御することを特徴とするロボットが提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ロボット自身の存在や動き出すタイミング、動作範囲を周囲の人間あるいはロボットの移動領域に進入してくる人間に注意を喚起したり、衝突を回避するための退避を促すことができるので、人間共存型ロボットの安全性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明にかかるロボットを実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の対人安全対策を施したロボットの実施の形態を示すブロック図であり、図２はロボットの外観イメージ図である。
【００１４】
図１に示したように、ロボット１は大別すると、構造体であるロボット構造体２と、このロボット構造体２に装着されロボット構造体２の各部を制御するロボットコントローラ３とで構成されている。
【００１５】
ロボット構造体２は、胴体や頭部を有するロボット本体２ａに各部が装着されている。装着されている各部は、ロボットコントローラ３からの指示に対応して可動自在なロボットアーム４（以下、単にアームという）、ロボット本体２ａおよびアーム４の各部位から様々な態様に応じて空気を吹き出すことのできる空気吹き出しユニット５、そして、ロボット構造体２を所定の方向に移動させるための車輪６である。
【００１６】
アーム４は、一般に知られている多関節構造（各関節内にモータが装着されている）で、関節ごとに上腕４ａ、前腕４ｂの動作が自在で、前腕４ｂの先端に把持部７（ハンド）が形成されている。また、図３にアーム４の模式説明図を示したように、アーム４の表面には、ＸＹ方向にそれぞれ複数の空気吹き出しノズル（吹き出し口）８が設けられている。なお、図３における矢印は、空気の吹き出し方向である。
【００１７】
空気吹き出しユニット５については、図４に示した、空気吹き出しユニット５と空気吹出制御部９（詳細は後述）との接続構成図により説明する。すなわち、空気吹き出しユニット５は、容器である圧縮空気ボンベ１１と、この圧縮空気ボンベ１１と複数の管路１２で形成された配管網の各管路１２にそれぞれ電磁弁１３を介して接続され、アーム４やロボット構造体２に設けられた空気吹き出しノズル（吹き出し口）８により形成されている。ロボット構造体２に設けられた空気吹き出しノズル８は、例えば、本体の前面や、右前、左前、後ろに設けられている。また、アーム４に設けられた空気吹き出しノズル８は、アーム４の関節ごとに、上腕４ａ、前腕４ｂにそれぞれ設けられている。
【００１８】
また、圧縮空気ボンベ１１は、本体に着脱自在に装着できる構造で、圧縮空気ボンベ１１内の圧縮空気が無くなりそうになった際に交換するようにしている。
【００１９】
車輪６はモータ（不図示）により駆動され、例えば、２つの駆動輪６ａに加え、駆動輪６ａの前後に設けられた進行方向に対して自在に方向変更可能に構成されている従動キャスタを有する。
【００２０】
一方、ロボットコントローラ３には、ユーザのリモコンパネル操作等により、ユーザとロボットとのインターフェースとして作用するインターフェース部２１（ＨＭＩ部）、このインターフェース部２１からの指示に応じて、アーム４、空気吹き出しユニット５、および、車輪６の各部に対し、各部の動作を生成する動作生成部２２、この動作生成部２２で生成された各部の動作、すなわち、アーム４の動作を実現するアーム制御部２３、ロボット構造体２の動きの様々な態様に応じて、空気吹き出しノズル８から吹き出す空気の制御をおこなう空気吹出制御部９、および、ロボット１を移動させるために、車輪６を所定の方向へ所定の速度で駆動する車輪制御部２４が設けられている。
【００２１】
空気吹出制御部９は、図４に空気吹き出しユニット５との接続で示したように、動作生成部２２に設けられている動作軌道生成部２５からの入力信号を受けて演算する空気吹出箇所・方向・タイミング計算部２６、この計算部２６からの出力結果により電磁弁１３を制御する電磁弁制御部２７とを有している。
【００２２】
これらの構成により、空気吹出制御部９は、動作生成部２２から指令されたアーム４や車輪６の動作指令に基づいて、ロボット１の存在や動き出すタイミング、動作範囲を周囲に存在する人間に提示するために、空気吹出ユニット５を制御し、ロボット構造体２やアーム４の表面に設けられた空気吹き出しノズル８から吹き出す空気の強さや量を調整している。
【００２３】
なお、人間共存型のロボットは、人間のそばを動き回ることが前提であるから、配線や配管を引きずり回しながらの動作は望ましくない。そのため、本実施態様では、ロボット本体２ａの内部に格納した装着自在な圧縮空気ボンベ１１を用いて、空気吹き出しノズル８から空気を吹き出している。
【００２４】
また、各制御部９、２３、２４の出力側の信号線は、それぞれの制御対象の入力側に接続されている。
【００２５】
次に、ロボット１の動きの様々な態様に応じて、空気吹き出しノズル８から吹き出す空気の制御をおこなう空気吹出制御部９での処理アルゴリズムについて説明する。
【００２６】
図５は、空気吹出制御部９での動作のアルゴリズムの基本ステップを示すフローチャートである。なお、各基本ステップ毎における、さらに詳しい内部の詳細ステップについてはそれぞれ後述する。なお、以下の説明で、各部は図１乃至図４の名称と符号を援用している。
【００２７】
基本ステップでは、まず、動作生成部２２により、「空気吹出あるいは停止」が設定される（ステップＳ１）。
【００２８】
次に、設定されたタイミングにより、「空気吹出実行設定」か「否」かが判断される（ステップＳ２）。
【００２９】
「空気吹出実行」と判断された場合、ロボット構造体２のロボット本体２ａやアーム４のノズル８のうち「空気吹出箇所」が設定される（ステップＳ３）。
【００３０】
次に、「空気吹出箇所」設定されたロボット本体２ａやアーム４のノズル８で、前後方向等の「空気吹出方向」が設定される（ステップＳ４）。
【００３１】
図６は、「空気吹出方向」の設定の模式説明図である。すなわち、アーム４が矢印Ａ１→Ａ２（前腕４ａ部を矢印Ａ４方向に回転させながら、ベース座標系でＸ方向に移動する）→Ａ３方向へ移動する際に、把持部７が設けられた前腕４ａは、位置Ｐ１では、前腕座標系でＸ方向のノズルから空気を吹出し、位置Ｐ２では、前腕座標系で−Ｙ方向のノズル８から空気を吹出すようにしている。
【００３２】
また、上腕４ｂは、位置Ｐ１では、上腕座標系でＸ方向のノズルから空気を吹出し、位置Ｐ２では、上腕座標系でもＸ方向のノズル８から空気を吹出すようにしている。
【００３３】
これらのノズル８の設定により、常に、アーム４の動作方向に対しての注意を人間に喚起することができる。
【００３４】
次に、「空気吹出方向」が設定されたノズル８の「空気吹出量・吹出速度」が設定される（ステップＳ５）。
【００３５】
なお、「空気吹出量・吹出速度」は、格納されているデータベース（不図示）のデータから選定される。
【００３６】
次に、「空気吹出指令」の出力（ステップＳ６）により、それぞれ設定された条件によりノズル８から空気を吹き出す。
【００３７】
なお、動作生成部２２により、「空気吹出停止」とタイミングが判断された場合、ノズル８よりの空気吹出を停止して終了する。
【００３８】
次に、図５で示した各基本ステップにおける、さらに詳しい内部のそれぞれの詳細ステップについて順次説明する。
【００３９】
まず、基本ステップの「空気吹出あるいは停止」（ステップＳ１）の内部の詳細ステップについて説明する。図７は、「空気吹出あるいは停止」（ステップＳ１）の内部の詳細ステップのフローチャートである。
【００４０】
まず、動作生成部２２でのロボット１が移動するのに必要な情報である「軌道生成状態」が確認される（ステップＳ１０１）。
【００４１】
確認により、動作生成部２２での「軌道生成状態」が「動作中であるか否か」が判断される（ステップＳ１０２）。
【００４２】
判断結果が「動作中」であれば、ノズル８からの「空気吹出実行」を設定する（ステップＳ１０３）。
【００４３】
一方、判断結果が「動作中ではない」であれば、さらに、「ｎ秒以内に動作を開始するか否か」を判断する（ステップＳ１０４）。
【００４４】
「ｎ秒以内に動作を開始するか否か」を判断した結果が、「ＹＥＳ」の場合は、「空気吹出実行」を設定する。一方、判断した結果が、「ＮＯ」の場合は、「空気吹出停止」を設定する（ステップＳ１０５）。
【００４５】
ステップＳ１０３により「空気吹出実行」を設定後、または、ステップＳ１０５により「空気吹出停止」を設定後に終了する。
【００４６】
次に、図５で示した基本ステップの「空気吹出個所設定」（ステップＳ３）の内部の詳細ステップについて説明する。図８は、「空気吹出個所設定」（ステップＳ３）の内部の詳細ステップのフローチャートである。
【００４７】
まず、動作生成部２２でのロボット１が移動するのに必要な情報である「軌道生成状態」が確認される（ステップＳ３０１）。
【００４８】
確認により、動作生成部２２での「軌道生成状態」が「動作中であるか否か」、あるいは、「動作指令が有るか否か」が判断される（ステップＳ３０２）。
【００４９】
Ｓ３０２での判断結果が「ＹＥＳ」の場合、順次、「前進動作」、「右折動作」、「左折動作」および「後退動作」について、「動作中あるいは指令あり」についての「個別の各動作」が判断され、「ＹＥＳ」と判断された場合は、その判断された動作に対応して、本体のノズル８について、それぞれのノズル８の「吹出個所」が設定される（ステップＳ３０３〜ステップＳ３１０）。
【００５０】
「前進動作」、「右折動作」、「左折動作」および「後退動作」についての「動作中あるいは指令あり」の判断が全て「ＮＯ」の場合は、「その他動作（その場回転等）吹出個所設定：本体なし」を設定する（ステップＳ３１１）。
【００５１】
ステップＳ３１１のステップ後に、アーム４について、アーム制御部２３での動作である「アーム４軌道生成状態」を確認する（ステップＳ３１３）。
【００５２】
一方、ステップＳ３１２のステップ、動作生成部２２での「軌道生成状態」が「動作中であるか否か」、あるいは、「動作指令が有るか否か」が判断された結果が「ＮＯ」の場合は、「吹出個所：本体設定なし」を設定する（ステップＳ３１２）。
【００５３】
次に、アーム４について、アーム制御部２３での動作である「アーム軌道生成状態」を確認する（ステップＳ３１３）。
【００５４】
ステップＳ３１３の後に、アーム４について、「アーム動作中あるいは動作指令有りか否か」を判断する（ステップＳ３１４）。
【００５５】
ステップＳ３１４での「アーム動作中あるいは動作指令有りか否か」の判断結果が「ＹＥＳ」の場合、順次、「前腕動作」および「上腕動作」について、「動作中あるいは指令あり」についての「個別の各動作」が判断され、「ＹＥＳ」と判断された場合は、その判断された動作に対応して、各アーム４のノズル８について、それぞれの対応した「吹出個所」が設定される（ステップＳ３１６〜ステップＳ３１８）。
【００５６】
「前腕動作」および「上腕動作」についての「動作中あるいは指令あり」の判断が全て「ＮＯ」の場合は、「その他動作（ハンド動作等）吹出個所設定：アームなし」を設定する（ステップＳ３１９）。
【００５７】
一方、ステップＳ３１４での「アーム動作中あるいは動作指令有りか否か」の判断結果が「ＮＯ」の場合、「吹出個所設定：アームなし」を設定する（ステップＳ３２０）。
【００５８】
ステップＳ３２０で「吹出個所設定：アームなし」を設定後、あるいは、「吹出個所」が設定された（ステップＳ３１６、ステップＳ３１８、ステップＳ３１９）後に終了する。
【００５９】
次に、図５で示した基本ステップの「空気吹出方向設定」（ステップＳ４）の内部の詳細ステップについて説明する。図９は、「空気吹出方向設定」（ステップＳ４）の内部の詳細ステップのフローチャートである。
【００６０】
まず、本体について吹出個所が設定されているか否かについて、「本体吹出個所設定有りか否か」について判断する（ステップＳ４０１）。
【００６１】
「本体吹出個所設定有りか否か」について判断した結果が「ＹＥＳ」の場合は、「吹出個所から固定設定方向へ吹き出し」を設定する（ステップＳ４０２）。
【００６２】
次に、「アーム吹出個所設定有りか否か」について判断する（ステップＳ４０３）。
【００６３】
一方、「本体吹出個所設定有りか否か」について判断した結果が「ＮＯ」の場合も、「アーム吹出個所設定有りか否か」について判断する（ステップＳ４０３）。
【００６４】
ステップＳ４０３で「アーム吹出個所設定有りか否か」について判断した結果が「ＹＥＳ」の場合、図６で示したベース座標系に関し、「ベース座標系上のアーム動作方向計算」をおこなう（ステップＳ４０４）。
【００６５】
次に、アーム４の上腕４ｂに関して、「上腕部吹出個所設定有りか否か」を判断する（ステップＳ４０５）。
【００６６】
「上腕部吹出個所設定有りか否か」を判断した結果が、「ＹＥＳ」の場合は、「上腕座標系上のアーム動作方向計算・吹出方向」を設定する（ステップＳ４０６）。
【００６７】
次に、「前腕座標系上のアーム動作方向計算・吹出方向」を設定する（ステップＳ４０７）。
【００６８】
一方、「上腕部吹出個所設定有りか否か」を判断した結果が、「ＮＯ」の場合は、「前腕座標系上のアーム４動作方向計算・吹出方向」を設定する（ステップＳ４０７）。
【００６９】
ステップＳ４０７での設定後、または、ステップＳ４０３で「アーム吹出個所設定有りか否か」について判断した結果が「ＮＯ」の場合に終了する。
【００７０】
次に、図５で示した基本ステップの「空気吹出量・吹出速度設定」（ステップＳ５）の内部の詳細ステップについて説明する。この「空気吹出量・吹出速度向設定」（ステップＳ５）の内部の詳細ステップは、４つのモードがあるので、以下、順次各モードについて説明する。
【００７１】
図１０は、「空気吹出量・吹出速度設定」（ステップＳ５）の内部の第１モードの詳細ステップのフローチャートである。
【００７２】
この第１モードでは、「ロボット構造体２のロボット本体２ａおよびアーム４のそれぞれの移動速度に比例した数のノズル８から空気を吹き出す」ようにしている。すなわち、ロボット構造体およびアーム４に設けられている複数本のノズル８のうち、移動速度を複数の閾値と比較して、比較結果に応じて吹出ノズル８の本数を設定している。
【００７３】
まず、本体およびアーム４の移動速度を第１の閾値Ｈと比較する。すなわち、「本体／アーム移送速度＞閾値Ｈか否か」を判断する（ステップＳ５０１）。
【００７４】
「本体／アーム移送速度＞閾値Ｈか否か」を判断した結果が「ＹＥＳ」の場合は、「吹出設定個所のノズル８１本目から吹出」、「吹出設定個所のノズル８２本目から吹出」、「吹出設定個所のノズル８３本目から吹出」を設定する（ステップＳ５０２、Ｓ５０４、Ｓ５０６）。
【００７５】
ステップＳ５０１で「本体／アーム移送速度＞閾値Ｈか否か」を判断した結果が「ＮＯ」の場合は、本体およびアーム４の移動速度を第２の閾値Ｍと比較する。すなわち、「本体／アーム移送速度＞閾値Ｍか否か」を判断する（ステップＳ５０３）。
【００７６】
ステップＳ５０３で「本体／アーム移送速度＞閾値Ｍか否か」を判断した結果が「ＹＥＳ」の場合は、「吹出設定個所のノズル８２本目から吹出」、「吹出設定個所のノズル８３本目から吹出」を設定する（ステップＳ５０４、Ｓ５０６）。
【００７７】
ステップＳ５０３で「本体／アーム移送速度＞閾値Ｍか否か」を判断した結果が「ＮＯ」の場合は、本体およびアーム４の移動速度を第３の閾値Ｌと比較する。すなわち、「本体／アーム移送速度＞閾値Ｌか否か」を判断する（ステップＳ５０５）。
【００７８】
ステップＳ５０５で「本体／アーム移送速度＞閾値Ｌか否か」を判断した結果が「ＹＥＳ」の場合は、「吹出設定個所のノズル８３本目から吹出」を設定する（ステップＳ５０６）。
【００７９】
ステップＳ５０５で「本体／アーム移送速度＞閾値Ｌか否か」を判断した結果が「ＮＯ」の場合、あるいは、「吹出設定個所のノズルｎ本目から吹出」を設定（ステップＳ５０２、ステップＳ５０４、ステップＳ５０６）した後に終了する。
【００８０】
次に、図５で示した基本ステップの「空気吹出量・吹出速度設定」（ステップＳ５）の内部の詳細ステップの第２モードについて説明する。
【００８１】
図１１は、「空気吹出量・吹出速度設定」（ステップＳ５）の内部の第２モードの詳細ステップのフローチャートである。
【００８２】
この第２モードでは、「ロボット構造体２およびアーム４の移動速度に比例した頻度でノズル８から空気を吹き出す」ようにしている。すなわち、ロボット本体２ａおよびアーム４に設けられているノズル８について、移動速度を複数の閾値と比較して、比較結果に応じて吹出ノズル８からの吹出頻度を設定している。
【００８３】
まず、ロボット構造体２およびアーム４の移動速度を第１の閾値Ｈと比較する。すなわち、「本体／アーム移動速度＞閾値Ｈか否か」を判断する（ステップＳ５１１）。
【００８４】
「本体／アーム移動速度＞閾値Ｈか否か」を判断した結果が「ＹＥＳ」の場合は、「吹出設定個所のノズル８から断続間隔小で吹き出し」を設定する（ステップＳ５１２）。
【００８５】
ステップＳ５１１で「本体／アーム移動速度＞閾値Ｈか否か」を判断した結果が「ＮＯ」の場合は、ロボット構造体２およびアーム４の移動速度を第２の閾値Ｍと比較する。すなわち、「本体／アーム移動速度＞閾値Ｍか否か」を判断する（ステップＳ５１３）。
【００８６】
ステップＳ５１３で「本体／アーム移動速度＞閾値Ｍか否か」を判断した結果が「ＹＥＳ」の場合は、「吹出設定個所のノズルから断続間隔中で吹き出し」を設定する（ステップＳ５１４）。
【００８７】
ステップＳ５１３で「本体／アーム移動速度＞閾値Ｍか否か」を判断した結果が「ＮＯ」の場合は、ロボット構造体２およびアーム４の移動速度を第３の閾値Ｌと比較する。すなわち、「本体／アーム移動速度＞閾値Ｌか否か」を判断する（ステップＳ５１５）。
【００８８】
ステップＳ５１５で「本体／アーム移動速度＞閾値Ｌか否か」を判断した結果が「ＹＥＳ」の場合は、「吹出設定個所のノズル断続間隔大で吹き出し」を設定する（ステップＳ５１６）。
【００８９】
ステップＳ５１５で「本体／アーム移動速度＞閾値Ｌか否か」を判断した結果が「ＮＯ」の場合、あるいは、「吹出設定個所のノズル断続間隔ｎで吹き出し」を設定（ステップＳ５１２、ステップＳ５１４、ステップＳ５１６）した後に終了する。
【００９０】
次に、図５で示した基本ステップの「空気吹出量・吹出速度設定」（ステップＳ５）の内部の詳細ステップの第３モードについて説明する。
【００９１】
図１２は、「空気吹出量・吹出速度設定」（ステップＳ５）の内部の第３モードの詳細ステップのフローチャートである。
【００９２】
この第３モードでは、「ロボット構造体２およびアーム４の残り移動距離に比例した数のノズル８から空気を吹き出す」ようにしている。すなわち、ロボット構造体２およびアーム４に設けられているノズル８について、残り移動距離を複数の閾値と比較して、比較結果に応じて吹出ノズル８の本数を設定している。
【００９３】
まず、ロボット構造体２およびアーム４の残り移動距離を第１の閾値Ｈと比較する。すなわち、「本体／アーム残り移動距離＞閾値Ｈか否か」を判断する（ステップＳ５２１）。
【００９４】
「本体／アーム残り移動距離＞閾値Ｈか否か」を判断した結果が「ＹＥＳ」の場合は、「吹出設定個所のノズル１本目から吹出」、「吹出設定個所のノズル２本目から吹出」、「吹出設定個所のノズル３本目から吹出」を設定する（ステップＳ５２２、Ｓ５２４、Ｓ５２６）。
【００９５】
ステップＳ５２１で「本体／アーム残り移動距離＞閾値Ｈか否か」を判断した結果が「ＮＯ」の場合は、本体およびアーム４の残り移動距離を第２の閾値Ｍと比較する。すなわち、「本体／アーム４残り移動距離＞閾値Ｍか否か」を判断する（ステップＳ５２３）。
【００９６】
ステップＳ５２３で「本体／アーム残り移動距離＞閾値Ｍか否か」を判断した結果が「ＹＥＳ」の場合は、「吹出設定個所のノズル２本目から吹出」「吹出設定個所のノズル３本目から吹出」を設定する（ステップＳ５２４、Ｓ５２６）。
【００９７】
ステップＳ５２３で「本体／アーム４残り移動距離＞閾値Ｍか否か」を判断した結果が「ＮＯ」の場合は、ロボット構造体２およびアーム４の残り移動距離を第３の閾値Ｌと比較する。すなわち、「本体／アーム残り移動距離＞閾値Ｌか否か」を判断する（ステップＳ５２５）。
【００９８】
ステップＳ５２５で「本体／アーム残り移動距離＞閾値Ｌか否か」を判断した結果が「ＹＥＳ」の場合は、「吹出設定個所のノズル３本目から吹出」を設定する（ステップＳ５２６）。
【００９９】
ステップＳ５２５で「本体／アーム移動速度＞閾値Ｌか否か」を判断した結果が「ＮＯ」の場合、あるいは、「吹出設定個所のノズルｎ本目から吹出」を設定（ステップＳ５２２、ステップＳ５２４、ステップＳ５２６）した後に終了する。
【０１００】
次に、図５で示した基本ステップの「空気吹出量・吹出速度設定」（ステップＳ５）の内部の詳細ステップの第４モードについて説明する。
【０１０１】
図１３は、「空気吹出量・吹出速度設定」（ステップＳ５）の内部の第４モードの詳細ステップのフローチャートである。
【０１０２】
この第４モードでは、「ロボット構造体２およびアーム４の残り移動距離に比例した頻度でノズル８から空気を吹き出す」ようにしている。すなわち、ロボット本体２ａおよびアーム４に設けられているノズル８について、残り移動距離を複数の閾値と比較して、比較結果に応じて吹出ノズル８からの吹出頻度を設定している。
【０１０３】
まず、ロボット本体２ａおよびアーム４の移動速度を第１の閾値Ｈと比較する。すなわち、「本体／アーム残り移動距離＞閾値Ｈか否か」を判断する（ステップＳ５３１）。
【０１０４】
「本体／アーム残り移動距離＞閾値Ｈか否か」を判断した結果が「ＹＥＳ」の場合は、「吹出設定個所のノズルから断続間隔小で吹き出し」を設定する（ステップＳ５３２）。
【０１０５】
ステップＳ５３１で「本体／アーム残り移動距離＞閾値Ｈか否か」を判断した結果が「ＮＯ」の場合は、ロボット本体２ａおよびアーム４の移動速度を第２の閾値Ｍと比較する。すなわち、「本体／アーム残り移動距離＞閾値Ｍか否か」を判断する（ステップＳ５３３）。
【０１０６】
ステップＳ５３３で「本体／アーム残り移動距離＞閾値Ｍか否か」を判断した結果が「ＹＥＳ」の場合は、「吹出設定個所のノズルから断続間隔中で吹き出し」を設定する（ステップＳ５３４）。
【０１０７】
ステップＳ５３３で「本体／アーム４残り移動距離＞閾値Ｍか否か」を判断した結果が「ＮＯ」の場合は、ロボット本体２およびアーム４の移動速度を第３の閾値Ｌと比較する。すなわち、「本体／アーム４残り移動距離＞閾値Ｌか否か」を判断する（ステップＳ５３５）。
【０１０８】
ステップＳ５３５で「本体／アーム４残り移動距離＞閾値Ｌか否か」を判断した結果が「ＹＥＳ」の場合は、「吹出設定個所のノズル断続間隔大で吹き出し」を設定する（ステップＳ５３６）。
【０１０９】
ステップＳ５３５で「本体／アーム４残り移動距離＞閾値Ｌか否か」を判断した結果が「ＮＯ」の場合、あるいは、「吹出設定個所のノズル断続間隔ｎで吹き出し」を設定（ステップＳ５３２、ステップＳ５３４、ステップＳ５３６）した後に終了する。
【０１１０】
次に、上述の構成によるロボットの動作態様について典型例を例示する。なお、以下の動作態様の説明では、各部は図１乃至図４で説明しており、また、動作については、図５乃至図１３で説明しているので、その個々の説明は省略する。
【０１１１】
（動作態様１）
図２で示したように、ロボットは、ロボット構造体２のロボット本体２ａやアーム４の表面に空気の吹き出し口６を持ち、ロボット構造体２のロボット本体２ａが動作する直前や動作中に、ロボット本体２ａ表面の空気吹き出しノズル８から空気を吹き出すことにより、ロボット１の存在や動き出すタイミング、動作範囲を周囲に存在する人間に提示する機能を持つ対人安全機能を備えた人間共存ロボットである。
【０１１２】
ロボット１が移動を開始すると空気の吹き出しを開始し、移動が終了すると、空気の吹き出しも終了する。それにより、ロボット１が動作中か否かを周囲に存在する人間に対して提示することができる。
【０１１３】
また、ロボット１が移動を開始する数秒前から、ロボット本体２ａの表面の空気吹き出しノズル８より空気を吹き出すことで、当該ロボット１が動作を開始することを周囲に提示することもできる。さらに、ロボット１が右カーブの動作を行う場合は、右前方へ空気を多く吹き出す。
【０１１４】
また、ロボット１が移動する方向（進む方向）への空気の吹き出しや、ロボット１の移動速度が速くなると、それに比例して空気の吹き出し強さや吹き出し量を変化させることも可能である。それにより、ロボット１の動きを周囲の人間に詳細に提示することができる。
【０１１５】
さらには、移動するロボット１の動作目標位置までの残り動作距離に比例した強さまたは量で、ロボット本体２ａ表面から空気を吹き出すことにより、動作目標位置までの到達距離や到達時間を周囲の人間に提示することもできる。
【０１１６】
これらにより、ロボット１の移動により衝突が発生する可能性がある方向に存在する人間に対して注意を喚起し、退避を促すことができる。
【０１１７】
なお、空気吹き出しノズル８から吹き出す空気は、連続的に吹き出す方式の他、断続的に吹き出すことにより、吹き出す空気の量を少なく抑え、搭載した圧縮空気ボンベ１１の動作時間を長くすることもできる。
【０１１８】
（動作態様２）
上述の動作態様１で説明したロボットと同様に、ロボット１はロボット本体２ａの表面に空気の吹き出しノズル８を備えている。ロボット本体２ａに搭載したアーム４が動作する直前や動作中に、ロボット本体２ａの表面の空気吹き出しノズル８から空気を吹き出す。それにより、ロボット１の存在や動き出すタイミング、動作範囲を、周囲に存在する人間に提示する機能を持つ。
【０１１９】
動作態様１で説明したように、ロボット１はロボット本体２ａ移動時と同様、アーム４の動作に合わせロボット本体２ａ表面の空気吹き出しノズル８から空気を吹き出す。それにより、アーム４の動きを周囲の人間に詳細に提示し、衝突が発生する可能性がある方向に存在する人間に対し、注意の喚起、退避を促すことができる。
【０１２０】
（動作態様３）
ロボット１は搭載しているアーム４の表面に空気の吹き出し口６を持ち、ロボット本体２ａやアーム４が動作する直前や動作中に、アーム４の表面の空気吹き出しノズル８から空気を吹き出す。それにより、ロボット１の存在や動き出すタイミング、動作範囲を周囲に存在する人間に提示する機能を持つ。
【０１２１】
アーム４の表面に設けた空気の吹き出しノズル８は、図３で示したようにアーム４の１つのリンクの両端に上下左右各４方向ずつ設けられている。したがって、アーム４が動作する方向へアーム４の吹き出しノズル８から空気を吹き出し、衝突が発生する可能性がある方向に存在する人間に対して注意の喚起、退避を促すことができる。
【０１２２】
動作態様２で示したロボット本体２ａの表面からの空気吹き出し動作と同様、アーム４の動作に合わせてアーム４の表面の空気吹き出しノズル８から空気を吹き出す。それにより、アーム４の動きを周囲の人間に詳細に提示することができる。しかも、吹き出しノズル８をアーム４の表面に設けたことにより、アーム４の動きに合わせた情報提示、注意喚起、退避の促しが行える。
【０１２３】
また、この動作態様の場合は、ロボット構造体２のロボット本体２ａから張り出したアーム４の先端（把持部７）が、ロボット構造体２のロボット本体２ａの動きに伴って周囲の人間と衝突する可能性がある場合に、衝突防止に特に有効である。
【０１２４】
次に、上述のロボットの変形例について説明する。
【０１２５】
上述の動作態様１乃至３で説明したロボット１は、ロボット本体２ａの表面またはアーム４の表面に設けられた空気吹き出しノズル８から吹き出した空気により、周囲に存在する人間に対して、ロボット１の存在や動き出すタイミング、動作範囲を報知していた。
【０１２６】
図１４にロボットの外観図を示したように、この変形例では、ロボット１Ａの基本構成自体は、図１で示した構成と同じである。ただし、ロボット構造体２Ａのロボット本体２Ａａの周囲やアーム４Ａの表面上に弾性体の空気式衝撃吸収バンパー３１、３２を設けている。ロボット１Ａの移動の際やアーム４Ａの動作時に、圧縮空気ボンベ１１から空気式衝撃吸収バンパー３１、３２に空気を注入し、空気式衝撃吸収バンパー３１、３２を膨らます構造にしている。
【０１２７】
空気式衝撃吸収バンパー３１、３２に空気を注入して膨らますことにより、周囲に存在する人間に動作開始を視覚的に提示するとともに、衝突時の衝撃を和らげる機能を併せ持つことが可能となる。
【０１２８】
この場合は、空気を外部に直接には吹き出さないため、周囲の人間に空気の流れによるロボット１Ａの存在の気配を感じさせることはできないが、騒音のない環境であるならば、空気式衝撃吸収バンパー３１、３２への空気注入の際の注入音で、気付かせられることができる。
【０１２９】
なお、このロボット１Ａは、空気をロボット１Ａの外部に放出しないことから、圧縮空気ボンベ１１を長持ちさせられる。ロボット構造体２Ａのロボット本体２Ａａやアーム４Ａの動作が終了すると、圧縮空気ボンベ１１から空気式衝撃吸収バンパー３１、３２への空気の供給が停止される。その際、空気式衝撃吸収バンパー３１、３２は弾性部材で形成されているので、空気の供給が停止されると、弾性体の復元弾性力により萎むようになる。
【０１３０】
以上に説明したように、上述の対人安全ロボットはいずれもロボットの対人安全手段に空気圧を利用することで、ロボットを注視していないロボットの周囲に存在する人間に対し、ロボット自身の存在や動き出すタイミング、ロボットの動作範囲を提示し、ロボットのロボット本体やロボットアームとの衝突が発生する可能性等についての注意を喚起することができる。それにより、人間がロボットに衝突して、怪我をする等の不具合を未然に回避することができる。
【０１３１】
なお、本発明は上記の実施形態のそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明のロボットの一実施の形態を示すブロック図。
【図２】本発明のロボットの一実施の形態を示す外観イメージ図である。
【図３】本発明のロボットに用いるアームの模式説明図。
【図４】本発明のロボットに用いる空気吹き出しユニットと空気吹出制御部との接続構成図。
【図５】本発明のロボットに用いる空気吹出制御部での動作のアルゴリズムの基本ステップを示すフローチャート。
【図６】本発明のロボットに用いるアームの「空気吹出方向」の設定の模式説明図。
【図７】本発明のロボットに用いる空気吹出制御部での動作のアルゴリズムの基本ステップの内部の詳細ステップのフローチャート。
【図８】本発明のロボットに用いる空気吹出制御部での動作のアルゴリズムの基本ステップの内部の詳細ステップのフローチャート。
【図９】本発明のロボットに用いる空気吹出制御部での動作のアルゴリズムの基本ステップの内部の詳細ステップのフローチャート。
【図１０】本発明のロボットに用いる空気吹出制御部での動作のアルゴリズムの基本ステップの内部の詳細ステップのフローチャート。
【図１１】本発明のロボットに用いる空気吹出制御部での動作のアルゴリズムの基本ステップの内部の詳細ステップのフローチャート。
【図１２】本発明のロボットに用いる空気吹出制御部での動作のアルゴリズムの基本ステップの内部の詳細ステップのフローチャート。
【図１３】本発明のロボットに用いる空気吹出制御部での動作のアルゴリズムの基本ステップの内部の詳細ステップのフローチャート。
【図１４】本発明のロボットの変形例の一実施の形態を示す外観図。
【符号の説明】
【０１３３】
１…ロボット、２…ロボット構造体、２ａ…ロボット本体、３…ロボットコントローラ、４…ロボットアーム、５…空気吹き出しユニット、６…車輪、７…把持部、８…空気吹き出しノズル（吹出口）、９…空気吹出制御部、１１…圧縮空気ボンベ（容器）、１２…管路、１３…電磁弁、１４…上腕、１５…前腕、２１…インターフェース部、２２…動作生成部、２３…アーム制御部、２７…電磁弁制御部、３１、３２…バンパー。
【図１】
2008238327.tif 000003
【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008238327.tif 000009
【図１１】
2008238327.tif 000010
【図１２】
2008238327.tif 000011
【図１３】
2008238327.tif 000012
【図２】
2008238327.tif 000013
【図３】
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【図６】
2008238327.tif 000015
【図１４】
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