(57)【要約】【課題】ロボットの動作毎に命令を入力せずに、閾値を状況に応じて適切に変更する。【解決手段】ロボット（１０）の安全監視装置は、ロボットの位置を検出する位置検出部（１１）と、ロボットに作用する外力を検出する力検出部（１２）と、位置検出部により検出されたロボットの現在位置が所定領域内にあるときには外力判定条件として領域内外力判定条件を設定すると共に、ロボットの現在位置が所定領域外にあるときには外力判定条件として領域外外力判定条件を設定する外力判定条件設定部（２１）と、力検出部により検出された外力が外力判定条件を満たすときにロボットを停止させるロボット停止部（２２）とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット（１０）の位置を検出する位置検出部（１１）と、
前記ロボットに作用する外力を検出する力検出部（１２）と、
前記位置検出部により検出された前記ロボットの現在位置が所定領域内にあるときには外力判定条件として領域内外力判定条件を設定すると共に、前記ロボットの現在位置が前記所定領域外にあるときには外力判定条件として領域外外力判定条件を設定する外力判定条件設定部（２１）と、
前記力検出部により検出された外力が前記外力判定条件を満たすときに前記ロボットを停止させるロボット停止部（２２）と、を具備するロボットの安全監視装置。
【請求項２】
前記所定領域が前記ロボットが反力を受ける領域である場合には、前記領域内外力判定条件は前記外力が所定の第一閾値を超えることであり、前記領域外外力判定条件は前記外力が前記第一閾値より小さな所定の第二閾値を超えることである請求項１に記載の安全監視装置。
【請求項３】
前記所定領域が前記ロボットと周辺機器との間の距離が所定距離以下である領域である場合には、前記領域内外力判定条件は前記外力が所定の第三閾値を超えることであり、前記領域外外力判定条件は前記外力が前記第三閾値より大きな所定の第四閾値を超えることである請求項１に記載の安全監視装置。
【請求項４】
前記外力判定条件は、前記力検出部により検出された外力が所定の第五閾値を超えること、前記力検出部により検出された外力の移動平均が所定の第六閾値を超えること、および所定時間前に前記力検出部により検出された外力と前記力検出部により検出された現在の外力との間の変位量が所定の第七閾値を超えることのうちの、少なくとも一つを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の安全監視装置。
【請求項５】
前記ロボットの現在位置が前記所定領域内にあるときには、前記ロボット停止部を無効にするようにした請求項１から４のいずれか一項に記載の安全監視装置。
【請求項６】
前記ロボットの現在位置が前記所定領域内にあるときには、ロボットの移動速度の上限を所定速度に制限する速度制限部（２３）を備える請求項１から５のいずれか一項に記載の安全監視装置。
【請求項７】
前記ロボットの現在位置が前記所定領域内にあるときには、ロボットの加速度の上限を所定加速度に制限する加速度制限部（２４）を備える請求項１から６のいずれか一項に記載の安全監視装置。
【請求項８】
前記所定領域が複数存在している、請求項１から７のいずれか一項に記載の安全監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外力を検出してロボットの安全性を監視するロボット安全監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
安全柵を有することなしに、人間と作業エリアを共有して稼動するロボットの普及が進んでいる。そのようなロボットは、特許文献１および特許文献２に開示されるように外力を検出する機能を備えている。人間がロボットに接触したときに検出された外力が所定の閾値を超えると、ロボットを停止させ、それにより、人間の安全を確保している。
【０００３】
ところで、人間またはロボットが行う作業によっては、外力のための閾値の変更が望まれる場合がある。この点に関し、特許文献３には、ロボットが反力を受けながら行う作業を効率的に行うために、命令によって、反力を受ける動作軌跡上の指定した場所で力制限値パラメータを切替えることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第4938118号公報
【特許文献２】特許第5353656号公報
【特許文献３】特許第5436160号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、外力がロボットに作用しない状態においては、ロボットが停止しないように前述した閾値を設定する必要がある。例えば、外力を検出するために力センサを使用する場合には、力センサの検出値はノイズを含むので、ノイズの影響によりロボットが停止しないように閾値を高く設定するのが好ましい。
【０００６】
また、ロボットの動作時にロボットアームの振動や周辺機器の振動が力センサに伝達した状態で、力センサが外力を検出する場合がある。このような場合にも、ロボットアームなどの振動によってロボットが停止しないように閾値を高く設定することが望まれる。
【０００７】
さらに、ロボットが反力を受けながら作業を行う場合には、外力が反力を含むためにロボットが安易に停止する可能性がある。従って、このような場合にも、反力の影響によりロボットが停止しないように閾値を高く設定することが望まれる。
【０００８】
しかしながら、このように閾値を高く設定した場合には、人間がロボットに接触したときに人間に作用する力が大きくなる。このため、人間の安全が確保できない事態が生じうる。
【０００９】
ところで、ロボットと異物とが互いに近位にある状況では、人間がロボットと異物との間に挟まれる可能性がある。この際、外力が所定の閾値を超えてロボットを停止させる命令が出力される。しかしながら、ロボットは減速して停止するので、ロボットは減速期間においては移動することとなる。
【００１０】
つまり、人間がロボットと周辺機器または異物との間に挟まれる状況において、ロボットを停止させる命令が出力された場合であっても、ロボットはすぐに停止しない。ロボットは減速期間において周辺機器に向かってさらに移動して人間を周辺機器との間にさらに挟み込むこととなる。このため、所定の閾値よりも大きい力が人間に作用して人間を危険にする可能性がある。このような場合、閾値を低く設定し、ロボットが人間に作用する力を小さくするのが好ましい。
【００１１】
しかしながら、このように閾値を低く設定した場合には、動作時のロボットアームの振動や異物の振動の影響により、実際には外力がかかっていないにもかかわらずロボットが停止する事態が生じうる。この場合には、ロボットの生産性が低下する。
【００１２】
このように、外力のための最適な閾値は状況に応じて異なる。従って、ロボットおよび人間の状況を見極めた上で、人間の安全を確保しつつ閾値を変更することが望まれる。
【００１３】
また、特許文献３の技術を応用すると、例えばロボットが反力を受ける動作において、反力を受ける直前の位置において閾値を高くする命令を入力し、それにより、ロボットが反力の影響によって停止しないようにできる。さらに、ロボットが周辺機器に接近する前の所定の位置において閾値を低くする命令を入力し、それにより、人間に作用する力を小さくできる。
【００１４】
しかしながら、このような場合には、ロボットのそれぞれの動作毎に適切な命令を正確に入力する必要がある。例えば、ロボットが周辺機器に接近する際に、誤った命令が入力されるかまたは適切な命令が入力されない場合には、閾値が低くならない。従って、人間がロボットと周辺機器との間に挟まれて、閾値に応じた大きな力が人間に作用して人間を危険にさせる。それゆえ、ロボットが多様な動作を行う場合には、ロボットの動作毎に命令を入力する方式は煩雑で現実的ではなく、人間の安全を確保し難いという問題がある。
【００１５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ロボットの動作毎に命令を入力することなしに、閾値を状況に応じて適切に変更することのできるロボットの安全監視装置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】
【００１６】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、ロボットの位置を検出する位置検出部と、前記ロボットに作用する外力を検出する力検出部と、前記位置検出部により検出された前記ロボットの現在位置が所定領域内にあるときには外力判定条件として領域内外力判定条件を設定すると共に、前記ロボットの現在位置が前記所定領域外にあるときには外力判定条件として領域外外力判定条件を設定する外力判定条件設定部と、前記力検出部により検出された外力が前記外力判定条件を満たすときに前記ロボットを停止させるロボット停止部と、を具備するロボットの安全監視装置が提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記所定領域が前記ロボットが反力を受ける領域である場合には、前記領域内外力判定条件は前記外力が所定の第一閾値を超えることであり、前記領域外外力判定条件は前記外力が前記第一閾値より小さな所定の第二閾値を超えることである。
３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記所定領域が前記ロボットと周辺機器との間の距離が所定距離以下である領域である場合には、前記領域内外力判定条件は前記外力が所定の第三閾値を超えることであり、前記領域外外力判定条件は前記外力が前記第三閾値より大きな所定の第四閾値を超えることである。
４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、前記外力判定条件は、前記力検出部により検出された外力が所定の第五閾値を超えること、前記力検出部により検出された外力の移動平均が所定の第六閾値を超えること、および所定時間前に前記力検出部により検出された外力と前記力検出部により検出された現在の外力との間の変位量が所定の第七閾値を超えることのうちの、少なくとも一つを含む。
５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、前記ロボットの現在位置が前記所定領域内にあるときには、前記ロボット停止部を無効にするようにした。
６番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記ロボットの現在位置が前記所定領域内にあるときには、ロボットの移動速度の上限を所定速度に制限する速度制限部を備える。
７番目の発明によれば、１番目から６番目のいずれかの発明において、前記ロボットの現在位置が前記所定領域内にあるときには、ロボットの加速度の上限を所定加速度に制限する加速度制限部を備える。
８番目の発明によれば、１番目から７番目のいずれかの発明において、前記所定領域が複数存在している。
【発明の効果】
【００１７】
１番目から３番目の発明においては、ロボットが反力を受ける作業を行う領域においては外力判定条件としての外力の閾値を高くすると共に、そのような領域の外部では外力の閾値を低くしている。このため、ロボットが反力を受ける作業を行う領域の外部では人間を危険にする可能性を抑えられる。
さらに、ロボットが周辺機器近傍にある領域においては外力判定条件としての外力の閾値を低くすると共に、そのような領域の外部では外力の閾値を高くしている。従って、ロボットが周辺機器近傍にある領域では、人間がロボットと周辺機器との間に挟まれる可能性を抑えられる。
そして、ロボットの現在位置に基づいて外力判定条件としての閾値を変更しているので、ロボットの動作毎に命令を入力する必要はない。従って、命令を入力する煩雑な作業を行うことなしに、閾値を状況に応じて適切に変更することができる。
４番目の発明においては、適切な外力判定条件を設定できる。
５番目の発明においては、適切な閾値を事前に準備できない場合に有利である。
６番目の発明においては、速度制限部によって、人間が危険になる可能性を抑えられる。
７番目の発明においては、加速度制限部によって、生産性が低下するのを抑えられる。
８番目の発明においては、複数の領域ごとに外力判定条件を設定することにより人間の安全をさらに確保できる。
【００１８】
添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれら目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明解になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に基づく安全監視装置を含むシステムの略図である。
【図２】本発明に基づく安全監視装置の動作を示すフローチャートである。
【図３Ａ】本発明の第二例におけるロボットを示す第一の図である。
【図３Ｂ】本発明の第二例におけるロボットを示す第二の図である。
【図３Ｃ】本発明の第二例におけるロボットを示す第三の図である。
【図４】さらに別のロボットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づく安全監視装置を含むシステムの略図である。図１に示されるように、システム１はロボット１０と、ロボット１０を制御する制御装置２０とを含んでいる。
【００２１】
ロボット１０は多関節ロボットであり、少なくとも一つの駆動装置、例えばサーボモータＭによって駆動される。図１においては一つのサーボモータＭが示されているが、ロボット１０は複数の駆動装置によって駆動されるものとする。そして、一つまたは複数のサーボモータＭのそれぞれには位置検出部１１、例えばエンコーダが設けられている。これら位置検出部１１はロボット１０の位置、特にロボット１０の先端の位置を検出する。
【００２２】
さらに、ロボット１０に作用する外力を検出する力検出部１２、例えば六軸力センサがロボット１０の基部の下方に設けられている。力検出部１２は、ロボット１０の重量、ロボット１０が把持するワークの重量、およびロボット１０の動作により生じる慣性力を力検出部１２の検出値から減算して、ロボット１０に作用する外力を検出する。
【００２３】
制御装置２０はデジタルコンピュータであり、位置検出部１１により検出されたロボット１０の現在位置が所定領域内にあるときには外力判定条件として領域内外力判定条件を設定すると共に、ロボット１０の現在位置が所定領域外にあるときには外力判定条件として領域外外力判定条件を設定する外力判定条件設定部２１を含んでいる。なお、所定領域は、ロボット１０が行う作業毎に設定される。さらに、制御装置２０は、力検出部１２により検出された外力が外力判定条件を満たすときにロボット１０を停止させるロボット停止部２２を含んでいる。
【００２４】
さらに、図１から分かるように、制御装置２０は、ロボット１０の現在位置が所定領域内にあるときに、ロボットの移動速度の上限を所定速度に制限する速度制限部２３と、ロボットの移動加速度の上限を所定加速度に制限する加速度制限部２４とを含んでいる。
【００２５】
図２は本発明に基づく安全監視装置の動作を示すフローチャートである。なお、本発明に基づく安全監視装置は制御装置２０と位置検出部１１と力検出部１２とを含むものとする。以下、図１および図２を参照して安全監視装置の動作を説明する。なお、図２に示される動作は、ロボット１０が人間と協調して作業を行うときに、所定の制御周期毎に繰返し実施されるものとする。
【００２６】
ロボット１０が行う作業の第一例は図１に示されている。図１においては、ロボット１０はワークＡをハンドなどで把持し、外部に固定されたワークＢに対して押当てる。そして、人間３０はワークＡとワークＢとをボルトで互いに締結する。
【００２７】
図１から分かるように、ロボット１０は人間３０と作業エリアを共有して稼働する。図１に示される第一例においては、ロボット１０と人間３０との間に安全柵などは存在しておらず、人間３０が危険になることがないように安全を確保する必要がある。以下、第一例における安全監視装置の動作について説明する。
【００２８】
はじめに、図１のステップＳ１１において、位置検出部１１によりロボット１０の先端の現在位置を取得する。そして、ステップＳ１２において、ロボット１０の先端の現在位置が所定領域にあるか否かが判定される。
【００２９】
ここで、第一例における所定領域は図１に示される領域Ｚ１である。この領域Ｚ１は、ロボット１０がワークＡをワークＢの所定位置に対して押当てたときのロボット１０の先端を含む所定寸法の領域である。この領域Ｚ１は、ワークＡとワークＢとの間の位置ズレ量に応じて定まる。例えば、領域Ｚ１は、ロボット１０がワークＡをワークＢの所定位置に対して押当てたときにロボット１０の先端位置を含む立方体である。立方体の一辺はワークＡとワークＢとの間の位置ズレ量、例えば５ｍｍである。ワークＡとワークＢとの間の位置ズレ量は、ワークＡ、Ｂの個体差などによって生じる。
【００３０】
ステップＳ１２においてロボット１０の先端の現在位置が領域Ｚ１内にあると判定された場合にはステップＳ１３に進む。ステップＳ１３においては、予め定めた領域内外力判定条件を外力判定条件として設定する。
【００３１】
ここで、第一例における領域内外力判定条件は、ロボット１０に作用する外力が第一閾値、例えば２５０Ｎ以上であることである。第一例においてワークＡをワークＢに対して押し当てると、ロボット１０には約２００Ｎの反力が作用するものとする。前述した第一閾値は、２００Ｎの反力より大きい所定の値、例えば２５０Ｎである。
【００３２】
次いで、ステップＳ１５において力検出部１２がロボット１０に作用する外力を検出する。次いで、ステップＳ１７において外力が前述した領域内外力判定条件を満たすか否か、つまり外力が第一閾値、例えば２５０Ｎ以上であるか否かを判定する。そして、外力が領域内外力判定条件を満たす場合にはステップＳ１９に進んで、ロボット停止部２２によりロボットを停止させる。なお、外力が領域内外力判定条件を満たさない場合には処理を継続する。
【００３３】
これに対し、ロボット１０の先端の現在位置が領域Ｚ１内にないと判定された場合にはステップＳ１４に進む。ステップＳ１４においては、予め定めた領域外外力判定条件を外力判定条件として設定する。ここで、第一例における領域外外力判定条件は、ロボット１０に作用する外力が第一閾値よりも小さい第二閾値、例えば５０Ｎ以上であることである。
【００３４】
次いで、ステップＳ１６において力検出部１２がロボット１０に作用する外力を検出する。次いで、ステップＳ１８において外力が前述した領域外外力判定条件を満たすか否か、つまり外力が第二閾値、例えば５０Ｎ以上であるか否かを判定する。そして、外力が領域外外力判定条件を満たす場合にはステップＳ１９に進んで、ロボット停止部２２によりロボットを停止させる。なお、外力が領域内外力判定条件を満たさない場合には処理を継続する。
【００３５】
例えばロボット１０がワークＡを運搬している間は、ロボット１０の先端は領域Ｚ１内にないので、領域外外力判定条件が設定される。そして、人間３０がロボット１０に接触して、第二閾値、例えば５０Ｎ以上以上の外力が検出されると、ロボット停止部２２はロボット１０を停止させる。言い換えれば、領域Ｚ１外においては、ロボット１０が人間３０に与える力が比較的小さい場合であっても、ロボット１０は停止する。
【００３６】
これに対し、ロボット１０がワークＡをワークＢに押し当てている間は、ロボット１０の先端は領域Ｚ１内にあるので、領域内外力判定条件が設定される。そして、人間３０がロボット１０に接触して、第一閾値、例えば２５０Ｎ以上の外力が検出されると、ロボット停止部２２はロボット１０を停止させる。
【００３７】
この場合には、力検出部１２は反力、例えば２００Ｎの力を検出している。このため、例えば、反力を打ち消す方向に力が作用するような状態で人間３０がロボット１０に接触して人間３０がロボット１０から受ける力が４５０Ｎになると、力検出部は２５０Ｎの外力を検出して、ロボット停止部２２がロボットを停止させる。つまり最悪の場合においては、ロボット１０が人間３０に与える力が４５０Ｎ以上になるとロボット１０は停止する。
【００３８】
従って、ロボット１０の先端が領域Ｚ１にある場合には、ロボット１０の先端が領域Ｚ１にない場合と比較して、ロボット１０が人間３０に与える力がかなり大きくなる可能性がある。しかしながら、前述したように領域Ｚ１は比較的小さく、例えば一辺が５ｍｍの立方体である。このため、人間３０に対するリスク管理を容易に行うことができる。
【００３９】
例えば、ロボット１０の先端が領域Ｚ１内にあるときには、速度制限部２３を用いてロボット１０の移動速度の上限を比較的小さい所定速度に制限してもよい。これにより、ロボット１０が人間に与える力も小さくなり、人間が危険になる可能性を抑えられる。なお、このように速度制限部２３を用いることによりロボット１０の生産性も低下する。しかしながら、領域Ｚ１が小さいので、ロボット１０の生産性の低下は一時的且つ部分的で済む。従って、ロボット１０の生産性は全体的にはそれほど低下しない。
【００４０】
また、前述した説明においては、力検出部１２が検出した外力の合力を第一閾値または第二閾値と比較している。しかしながら、ＸＹＺ方向のそれぞれの力の成分に対して閾値を設定してもよい。例えば反力が特定の方向にかかることが、事前に予想される場合には、所定領域において特定の方向における閾値のみを他の方向における閾値よりも大きく設定する。また、他の方向における閾値を比較的小さく、例えば領域外外力判定条件の第二閾値と同等に設定すれば、所定領域内においても他の方向の力に関しては、人間３０がロボット１０に接触することを高感度で検出することができる。
【００４１】
なお、第一例においてワークＡおよび／またはワークＢの形状の個体差が大きすぎる場合には、ワークＡをワークＢに押し当てるときの反力もバラつく。このような場合には、第一閾値および／または第二閾値を事前に十分に推定できず、従って、適切な外力判定条件を設定するのは困難である。
【００４２】
このような場合には、ロボット１０の先端が領域Ｚ１内にあるときには、ロボット停止部２２を無効にするのが好ましい。従って、ロボット１０の先端が領域Ｚ１内にあるときにロボット１０が人間３０等に接触たとしても、ロボット１０は停止しない。しかしながら、前述したように、領域Ｚ１が限られているので、リスク管理は容易である。
【００４３】
図３Ａから図３Ｃは本発明の第二例におけるロボットを示す図である。図３Ａから図３Ｃにおいては、簡潔にする目的で位置検出部１１および制御装置２０などの図示を省略している。図３Ａから図３Ｃに示されるように、第二例においては、ロボット１０は鉛直方向に延びる壁部４０の近傍に設置されている。そして、壁部４０から所定距離だけロボットに向かって延びる領域Ｚ２が示されている。具体的には領域Ｚ２は、ロボット１０の高さおよび奥行に概ね等しい高さおよび奥行と、壁部４０から所定距離、例えば５００ｍｍの幅とを有する直方体である。なお、領域Ｚ２がロボット１０と壁部４０以外の周辺機器との間の距離が所定距離以下である領域であってもよい。
【００４４】
第二例においても、図２を参照して説明したのと概ね同様の処理が行われるので再度の説明を省略する。ただし、第二例においては前述した領域Ｚ２が図２のステップＳ１２における所定領域に相当する。さらに、第二例においてはステップＳ１３における領域内外力判定条件は、ロボット１０に作用する外力が第三閾値、例えば２０Ｎ以上であることである。さらに、第二例においてはステップＳ１５における領域外外力判定条件は、ロボット１０に作用する外力が第三閾値よりも大きい第四閾値、例えば５０Ｎ以上であることである。
【００４５】
力検出部１２により検出された外力が所定の閾値よりも大きい場合には、停止指令が出されてロボット１０は減速して停止する。このため、減速期間においてロボット１０は壁部４０に向かってさらに移動して人間を壁部４０との間にさらに挟み込む可能性がある。このため、所定の閾値よりも大きい力が人間に作用することになる。
【００４６】
従って、領域Ｚ２においては閾値を低く設定し、ロボット１０が人間３０に与える力を小さくするのが好ましい。このため、第二例においては、領域内外力判定条件の第三閾値、例えば２０Ｎを領域外外力判定条件の第四閾値、例えば５０Ｎよりも小さくしている。
【００４７】
また、力検出部１２のノイズや、ロボット１０の動作時によるロボットアームの振動により、ロボット１０に外力がかかっていないにもかかわらず、力検出部１２が外力を検出する場合がある。例えば、ロボット１０に外力がかかっていないにもかかわらず、力検出部１２が最大で４０Ｎの力を検出すると仮定する。この場合には、外力判定条件の閾値が４０Ｎよりも大きい必要がある。その理由は、外力判定条件の閾値が４０Ｎよりも大きくない場合には、ロボット１０が単に動作するのみで、力検出部１２により検出された外力が閾値よりも大きくなり、ロボット１０が停止するためである。
【００４８】
このため、力検出部１２のノイズやロボットアームの振動の影響により力検出部１２が検出する値、例えば４０Ｎよりも大きい閾値を設定する必要がある。それゆえ、第二例においては、領域外外力判定条件の第四閾値、例えば５０Ｎは４０Ｎよりも大きい。
【００４９】
従って、図３Ａに示されるように第二例においてロボット１０の先端が領域Ｚ２外にあるときには、第四閾値、例えば５０Ｎ以上の外力が検出されると、ロボット停止部２２はロボット１０を停止させる。前述したように第四閾値は力検出部１２のノイズやロボットアームの振動の影響により力検出部１２が検出する値、例えば４０Ｎよりも大きい。このため、外力がかかっていないにもかかわらず、力検出部１２が４０Ｎまでの力を検出したとしてもロボット１０は停止しない。従って、この場合には、生産性は低下しない。
【００５０】
さらに、図３Ｂに示されるように第二例においてロボット１０の先端が領域Ｚ２内にあるときには、人間３０（図示しない）がロボット１０と壁部４０との間に挟まれる可能性がある。そして、第三閾値、例えば２０Ｎ以上の外力が検出されると、ロボット停止部２２によってロボット１０は減速停止させられる。前述したように第三閾値は第四閾値、例えば４０Ｎよりも小さい。このため、第四閾値が採用されている状態で人間３０が前述したように挟まれた場合と比較すると、人間３０が危険になる可能性を少なくできる。
【００５１】
また、領域Ｚ２内においては力検出部１２のノイズやロボットアームの振動の影響により第三閾値、例えば２０Ｎを越える外力が検出されると、ロボット停止部２２がロボットを停止させる。従って、生産性が低下する可能性がある。
【００５２】
しかしながら、領域Ｚ２自体は限定的であるので、生産性が可能な限り低下しないようにロボット１０を管理することは容易である。例えば、領域内Ｚ２においては加速度制限部２４によってロボット１０の加速度を制限してもよい。これにより、力検出部１２により検出される外力から、ロボットアームの振動が影響する部分などを排除できる。従って、力検出部１２により検出される外力自体は小さくなる。このため、領域Ｚ２内において外力がかかっていないにもかかわらず、力検出部１２が検出した力が第三閾値よりも大きくなることは無く、従って、ロボット１０が停止するのを抑えられる。
【００５３】
一般に、ロボット１０が停止すると、その復旧に多くの時間が必要とされる。しかしながら、本発明においては、ロボット１０の加速度を制限することによって、ロボット１０が停止するのを抑えている。このため、生産性が低下するのを抑えられる。
【００５４】
あるいは、ロボット１０の動作プログラムを変更して、ロボット１０の先端が領域Ｚ２にある時間が最小限になるようにしいてもよい。これにより、生産性が低下するのを抑えられる。この場合、動作プログラムの変更ミスにより、ロボット１０が意図せずに壁部４０に接近する事態が考えられる。しかしながら、そのような場合であっても、小さい第三閾値が領域内外力判定条件として設定されるので、人間３０に対する危険性も小さい。このため、人間３０は危険性を意識せずに教示作業などを行うことができる。
【００５５】
ところで、前述した実施例においては、ロボット１０の先端が領域Ｚ２に含まれるか否かにより、ロボット１０の現在位置が領域Ｚ２内にあるか否かを判断した。しかしながら、図３Ｃに示されるように、ロボット１０の先端が領域Ｚ２外にありながらロボット１０の一部分が領域Ｚ２にある場合が考えられる。
【００５６】
この場合には、ロボット１０の先端が領域Ｚ２外にあるので、領域外外力判定条件が設定される。従って、人間３０がロボット１０の一部分と壁部４０との間に挟まれた場合であっても、力検出部１２により検出される外力が第四閾値、例えば４０Ｎを越えない限りはロボット１０は停止されない。それゆえ、ロボット１０の一部分のみが領域Ｚ２にあると判定されたときであっても、領域内外力判定条件が外力判定条件として設定されるのが好ましい。言い換えれば、ステップＳ１２において、ロボット１０の少なくとも一部分が領域Ｚ２内に在るか否かを判定するようにするのが好ましい。
【００５７】
前述したように外力判定条件は領域内外力判定条件または領域外外力判定条件を含む。他の実施形態においては、外力判定条件はさらに少なくとも一つの他の条件を含んでも良い。そのような他の条件は、例えば力検出部１２により検出された外力が所定の第五閾値、例えば５０Ｎ以上である場合である。これにより、ロボット１０に外力が作用したことを正確に把握できる。
【００５８】
あるいは、そのような他の条件は、所定時間、例えば０．１秒において検出された外力の移動平均が所定の第六閾値、例えば５０Ｎ以上である場合である。この場合には、力検出部１２の検出値に含まれるノイズの影響を排除した上で、ロボット１０に外力が作用したことを判定できる。
【００５９】
ところで、ロボット１０が異物、例えば壁部４０に衝突する場合には、ロボット１０が異物に接触開始してからロボット停止部２２がロボット１０を停止させるまでの間に、力検出部１２により検出される外力は変動し続ける。なお、外力の変動は、ロボット１０の速度、異物の素材等に応じて異なる。そして、ロボット１０が異物に接触開始してからロボット停止部２２がロボット１０を停止させるまでの間の時間は短いのが好ましい。
【００６０】
外力が急激に変動する場合には、外力の大きさに基づいて判定するよりも、外力の変位量に基づいて判定するほうが、ロボットに外力が作用したことを早く確認できる場合がある。このため、前述した他の条件として、所定時間、例えば０．１秒前に力検出部１２により検出された外力と力検出部１２により検出された現在の外力との間の変位量が所定の第七閾値、例えば２０Ｎ以上である場合を採用してもよい。
【００６１】
図４は第三例におけるさらに別のロボットを示す図である。図４においては、簡潔にする目的で位置検出部１１および制御装置２０などの図示を省略している。図４においては、前述した領域Ｚ１および領域Ｚ２の両方が示されている。このような場合には、はじめにロボット１０の先端が、領域Ｚ１および領域Ｚ２のうちのいずれかにあるか、またはいずれの領域内にも存在していないかが判定される。
【００６２】
ロボット１０の先端が領域Ｚ１内にあると判定された場合には、予め定められた領域Ｚ１用外力判定条件、例えば外力が第一閾値、例えば２５０Ｎ以上であることが選択され、それに基づいて前述したように処理が行われる。同様に、ロボット１０の先端が領域Ｚ２内にあると判定された場合には、予め定められた領域Ｚ２用外力判定条件、例えば外力が第三閾値、例えば２０Ｎ以上であることが選択され、それに基づいて前述したように処理が行われる。さらに、ロボット１０の先端がいずれの領域内にも存在していない場合には、予め作成された領域外外力判定条件の閾値、例えば５０Ｎ以上であることが選択され、それに基づいて前述したように処理が行われる。
【００６３】
このような場合にも、前述したのと同様な効果が得られるのは明らかであろう。なお、三つ以上の領域が設定されていて、各領域毎に異なる外力判定条件が設定されていてもよい。設定された領域の数が多いほど、ロボット１０を教示する人間は、安全について心配せずに、ロボット１０を教示できる。
【００６４】
典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、前述した変更および種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。
【符号の説明】
【００６５】
１    システム
１０    ロボット
１１    位置検出部
１２    力検出部
２０    制御装置
２１    外力判定条件設定部
２２    ロボット停止部
２３    速度制限部
２４    加速度制限部
３０    人間
Ｚ１、Ｚ２    領域
【図１】
2017077608.tif 000003
【図２】
2017077608.tif 000004
【図３Ａ】
2017077608.tif 000005
【図３Ｂ】
2017077608.tif 000006
【図３Ｃ】
2017077608.tif 000007
【図４】
2017077608.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月20日(2017.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、ロボットの位置を検出する位置検出部と、前記ロボットに作用する外力を検出する力検出部と、前記位置検出部により検出された前記ロボットの現在位置が所定領域内にあるときには外力判定条件として領域内外力判定条件を設定すると共に、前記ロボットの現在位置が前記所定領域外にあるときには外力判定条件として領域外外力判定条件を設定する外力判定条件設定部と、前記力検出部により検出された外力が前記外力判定条件を満たすときに前記ロボットを停止させるロボット停止部と、を具備するロボットの安全監視装置が提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記所定領域が前記ロボットが反力を受ける領域である場合には、前記領域内外力判定条件は前記外力が所定の第一閾値を超えることであり、前記領域外外力判定条件は前記外力が前記第一閾値より小さな所定の第二閾値を超えることである。
３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記所定領域が前記ロボットと周辺機器との間の距離が所定距離以下である領域である場合には、前記領域内外力判定条件は前記外力が所定の第三閾値を超えることであり、前記領域外外力判定条件は前記外力が前記第三閾値より大きな所定の第四閾値を超えることである。
４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、前記外力判定条件は、前記力検出部により検出された外力の移動平均が所定の第六閾値を超えること、および所定時間前に前記力検出部により検出された外力と前記力検出部により検出された現在の外力との間の変位量が所定の第七閾値を超えることのうちの、少なくとも一つを含む。
５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、前記ロボットの現在位置が前記所定領域内にあるときには、前記ロボット停止部を無効にするようにした。
６番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記ロボットの現在位置が前記所定領域内にあるときには、ロボットの移動速度の上限を所定速度に制限する速度制限部を備える。
７番目の発明によれば、１番目から６番目のいずれかの発明において、前記ロボットの現在位置が前記所定領域内にあるときには、ロボットの加速度の上限を所定加速度に制限する加速度制限部を備える。
８番目の発明によれば、１番目から７番目のいずれかの発明において、前記所定領域が複数存在している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット（１０）の位置を検出する位置検出部（１１）と、
前記ロボットに作用する外力を検出する力検出部（１２）と、
前記位置検出部により検出された前記ロボットの現在位置が所定領域内にあるときには外力判定条件として領域内外力判定条件を設定すると共に、前記ロボットの現在位置が前記所定領域外にあるときには外力判定条件として領域外外力判定条件を設定する外力判定条件設定部（２１）と、
前記力検出部により検出された外力が前記外力判定条件を満たすときに前記ロボットを停止させるロボット停止部（２２）と、を具備するロボットの安全監視装置。
【請求項２】
前記所定領域が前記ロボットが反力を受ける領域である場合には、前記領域内外力判定条件は前記外力が所定の第一閾値を超えることであり、前記領域外外力判定条件は前記外力が前記第一閾値より小さな所定の第二閾値を超えることである請求項１に記載の安全監視装置。
【請求項３】
前記所定領域が前記ロボットと周辺機器との間の距離が所定距離以下である領域である場合には、前記領域内外力判定条件は前記外力が所定の第三閾値を超えることであり、前記領域外外力判定条件は前記外力が前記第三閾値より大きな所定の第四閾値を超えることである請求項１に記載の安全監視装置。
【請求項４】
前記外力判定条件は、前記力検出部により検出された外力の移動平均が所定の第六閾値を超えること、および所定時間前に前記力検出部により検出された外力と前記力検出部により検出された現在の外力との間の変位量が所定の第七閾値を超えることのうちの、少なくとも一つを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の安全監視装置。
【請求項５】
前記ロボットの現在位置が前記所定領域内にあるときには、前記ロボット停止部を無効にするようにした請求項１から４のいずれか一項に記載の安全監視装置。
【請求項６】
前記ロボットの現在位置が前記所定領域内にあるときには、ロボットの移動速度の上限を所定速度に制限する速度制限部（２３）を備える請求項１から５のいずれか一項に記載の安全監視装置。
【請求項７】
前記ロボットの現在位置が前記所定領域内にあるときには、ロボットの加速度の上限を所定加速度に制限する加速度制限部（２４）を備える請求項１から６のいずれか一項に記載の安全監視装置。
【請求項８】
前記所定領域が複数存在している、請求項１から７のいずれか一項に記載の安全監視装置。