CN107614218A - 对共有区域的出入管理系统 - Google Patents

Abstract

管理作业员对作业员与机器人（20）的共有区域（13）的出入的出入管理系统（7），具备：显示灯（31~34），从共有区域（13）的中央观察分别配置在至少四方；门（27），开闭共有区域（13）的闸门（26）；锁止装置（28），上锁及解锁门（27）；以及控制装置（30），与机器人（20）的动作对应地控制显示灯（31~34）及锁止装置（28）。

Description

对共有区域的出入管理系统

技术领域

本发明涉及一种管理作业员对作业员与工业用机器人共有的作业区域（以下称为“共有区域”）的出入的系统。

背景技术

以往，工业用机器人的动作区域被安全栅围绕，安全栅分离作业员与工业用机器人。近年，由于工业用机器人的控制能力的提升，理论上可实现作业员与工业用机器人共有作业区域。然而，若工业用机器人被安全栅围绕，则作业员无法轻易出入共有区域。

一方面，已提出一种通过不设置以往的安全栅，监视作业员或物体对工业用机器人的周边的侵入，来回避工业用机器人与作业员的干涉的系统。例如，专利文献1记载的系统，具备监视未登录的新物体对机器人的动作区域的侵入的传感器部、从高于机器人的位置对动作区域的外缘部照射可视光的可视光照射部、及传感器部判定有新物体对动作区域内的侵入时对机器人发出停止要求的监视控制部。可视光的照射也可以仅在包括动作区域的监测区域中有新物体的侵入时进行。该系统中，不在机器人周围设置安全栅，通过可视光对作业员唤起对机器人的动作区域的注意，抑制作业员侵入动作区域内而使机器人停止的事态的发生。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2014-140920号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

根据专利文献1的系统，可从工业用机器人周围去除实体栅栏。然而，若将专利文献1的技术适用于作业员与机器人共有作业区域的系统，则会有作业员难以识别共有区域，难以判断是否为作业员可在共有区域作业的状况这样的问题。

本发明鉴于上述情况，其目的在于至少减轻现有技术的一个以上的课题。

解决问题的手段：

根据本发明一形态的对共有区域的出入管理系统，是管理作业员对作为作业员与机器人共有的作业空间的共有区域的出入的出入管理系统，具备：

多个显示灯，规定所述共有区域与其它区域的边界；

开闭构件，开闭所述共有区域的闸门（gate）；

锁止装置，上锁及解锁所述开闭构件；以及

控制装置，与所述机器人的动作对应地控制所述显示灯及所述锁止装置。

在上述对共有区域的出入管理系统中，可通过显示灯的发光部和/或从其发出的光对作业员示出共有区域与其它区域的边界，使作业员基于该边界识别共有区域。又，在上述对共有区域的出入管理系统中，对应机器人的动作，控制显示灯的显示内容与开闭构件的上锁或解锁，因此作业员可从这些状况容易地判断作业员是否可在共有区域作业，可避免在共有区域的机器人与作业员的干涉。

发明效果：

根据本发明，作业员可识别共有区域，判断是否为作业员可在共有区域作业的状况。

附图说明

图1是示出适用根据本发明一实施形态的对共有区域的出入管理系统的机器人系统的概略结构的俯视图；

图2是从图1所示的第一方向X观察机器人系统的侧视图；

图3是示出对共有区域的出入管理系统的控制系统的结构的图；

图4是说明对共有区域的出入管理系统的动作的图表；

图5是示出根据变形例1的机器人系统的概略结构的俯视图；

图6是示出根据变形例2的机器人系统的概略结构的俯视图；

图7是说明与根据变形例2的机器人系统对应的对共有区域的出入管理系统的动作的图表。

具体实施方式

接着，参考附图说明本发明的实施形态。首先，从适用根据本发明的对共有区域的出入管理系统的机器人系统的概略结构进行说明。

（机器人系统1）

图1是示出适用根据本发明一实施形态的对共有区域的出入管理系统7的机器人系统1的概略结构的俯视图，图2是从图1所示的第一方向X观察机器人系统1的侧视图。如图1及图2所示，机器人系统1构筑于系统区域10。根据本实施形态的系统区域10，具有长方体状的外形，由图1中虚线所示的假想的边界11（边界面）假想地划分成水平的在第一方向X排列的两个三维区域。另，在边界11上无需设置实体栅栏，但也可不干涉机器人20的程度地设置低栅栏或标识器。

上述两个三维区域中一方，是专供机器人20进行作业的作业空间，以下称为“机器人区域12”。两个三维区域中另一方，是机器人20与作业员共有的作业空间，以下称为“共有区域13”。在共有区域13中，机器人20与作业员交替地进行作业。

沿着系统区域10的第一方向X的假想端面中机器人区域12侧的端面10a，设置有搬送工件W的输送机（conveyer ）21。又，在系统区域10的第一方向X的假想端面中共有区域13侧的端面10b上，设有作业员对共有区域13的出入口即闸门26。在闸门26上设有开闭闸门26的门27（开闭构件的一例）。另，也可以为了不使作业员从闸门26以外侵入共有区域13，在设有闸门26的系统区域10的假想端面10b上设置可容易地除去的临时设置式的栅栏（图2的两点划线18）。同样地，也可以在共有区域13的，与第一方向X正交的水平方向的假想端面10c上，设置可容易地除去的临时设置式的栅栏（省略图示）。

在机器人区域12的地面设置有机器人20、搬送工件W的输送机21、和载置有安装于机器人20的手梢端的工具的工具台24等。又，在共有区域13的地面设置有载置工件W的作业台22等。

根据本实施形态的机器人20是具有多个关节轴的多关节型的工业用机器人。机器人20通过未图示的缆线与机器人控制装置60连接。机器人控制装置60作为具备CPU或存储部的计算机被构成。在机器人控制装置60中预先存储有多个动作程序。机器人控制装置60通过从多个动作程序中选择性地执行一个以上，从而驱动设在机器人20的各关节的伺服马达，来控制机器人20的动作。在机器人20的可动作范围（机器人20的各部可位于的范围）中，包含共有区域13的一部分或全部。

在上述机器人系统1中，例如，可进行机器人20从输送机21拿出工件W运向作业台22，作业员对作业台22上的工件W安装螺栓以临时紧固，机器人20正式紧固螺栓后从作业台22拿出工件W运向输送机21这样一连串的作业。该一连串的作业中，机器人20与作业员将共有区域13作为作业区域共有。如此，作业员与机器人20共有作业空间，具有可削减机器人20的占有空间的优点。

在机器人系统1中，为了避免在共有区域13的机器人20与作业员的干涉，设有管理作业员对共有区域13的出入的出入管理系统7。以下，详细说明对共有区域13的出入管理系统7。

（对共有区域13的出入管理系统7）

图3是示出对共有区域13的出入管理系统7的控制系统的结构的图。如图1~图3所示，对共有区域13的出入管理系统7大致具备多个显示灯31~34、非接触地检测非预定的物体通过边界11的通过检测传感器40、可上锁与解锁门27的电磁式锁止装置28、检测门27的开闭的闸门传感器29、及控制装置30。另，物体通过边界11包括物体的一部分通过边界11。

多个显示灯31~34以可通过发光部（光源）和/或从其发出的光，规定共有区域13与其它区域的边界的形式配置。根据本实施形态的多个显示灯31~34，以作业员可想象使邻接的显示灯的发光部彼此连接起来的线（或面），将该线识别为边界的形式配置。例如，多个显示灯31~34，从在共有区域13的中央的作业员来看分别配置于至少四方即可。

根据本实施形态的多个显示灯31~34中，包括沿着共有区域13与机器人区域12的区域的边界11配设的一对显示灯31、32，及沿着设有闸门26的系统区域10的假想端面10b配置的一对显示灯33、34。前者的一对显示灯31、32规定共有区域13与机器人区域12的俯视直线状的边界，以下称之为“机器人显示灯31、32”。另，机器人显示灯为规定机器人区域12与共有区域13的边界11的至少一部分的至少一个显示灯即可，并不限于本实施形态。

机器人显示灯31、32是以使作业员识别共有区域13和/或共有区域13与机器人区域12的边界11，及对作业员报知机器人20的状况（运转和停止）为目的而设置的。机器人显示灯31、32，从在共有区域13的中央的作业员来看位于机器人20侧。机器人显示灯31、32，又，从在共有区域13与系统区域10的其它区域的边界上的作业员来看位于机器人20侧。

又，这四个显示灯31~34规定共有区域13与除机器人区域12以外的其它区域的俯视大略U字形的边界。以下将规定该俯视大略U字形的边界中，包含闸门26的一边的一对显示灯33、34称为“闸门显示灯33、34”。另，闸门显示灯为规定共有区域13与除机器人区域12以外的其它区域的边界中包含闸门26的至少一部分的至少一个显示灯即可，并不限于本实施形态。

闸门显示灯33、34是以使作业员识别共有区域13，及对作业员报知对共有区域13的侵入的可否为目的而设置的。闸门显示灯33、34，从共有区域13的中央观察位于闸门26侧。

各显示灯31~34具备在铅垂方向延伸的两种发光部。各发光部，优选为，至少在作业员可用蹲下的姿势及站起的姿势两者视觉确认的范围中，在铅垂方向延伸。根据本实施形态的两种发光部为蓝色发光部与红色发光部。两种发光部，例如可以由在铅垂方向连续排列的红色发光二极管与在铅垂方向连续排列的蓝色发光二极管构成，也可以由在铅垂方向交错地排列的红色发光二极管与蓝色发光二极管构成。又，两种发光部，也可以由除荧光灯等发光二极管以外的至少一种发光手段构成。

根据本实施形态的通过检测传感器40是所谓光幕（light curtain）。通过检测传感器40由投光器单元41与受光器单元42构成。投光器单元41具有使多条平行光线向受光器单元42投光的多个投光器。以该多条平行光线形成边界11的形式，投光器单元41及受光器单元42设置在系统区域10。受光器单元42具有接收从投光器单元41投光的多条平行光线的多个受光器。受光器单元42根据多个受光器上的受光的有无来检测在通过检测传感器40的检测域（field）（即多条平行光线的光路）中的物体的存在。另，作为通过检测传感器40，也可以替代光幕，使用非接触地检测存在于边界11的物体的其它形态的通过检测传感器。

显示灯31~34、通过检测传感器40、机器人控制装置60、闸门传感器29、和锁止装置28等有线或无线地连接于控制装置30。控制装置30构成为具备CPU或存储部的计算机，基于从闸门传感器29、通过检测传感器40、及机器人控制装置60接收的信息，控制显示灯31~34的亮灯及熄灯，以及，锁止装置28及机器人20的动作。另，控制装置30与机器人控制装置60无需必须物理地分离，例如，也可实现为这些功能在一个程序中存在的多个功能部。

此处，使用图4说明出入管理系统7的动作。图4是说明对共有区域13的出入管理系统7的动作的图表。

在出入管理系统7中，通过所有显示灯31~34亮灯，示出共有区域13与其它区域的边界。本实施形态中，共有区域13的周围（四角）被显示灯31~34照明。由此，能使作业员明确地识别共有区域13。各显示灯31~34中，原则上，显示和/或报知红色发光部的亮灯为禁止，红色发光部的闪烁为要注意，蓝色发光部的亮灯为许可。

机器人20停止时（即处于机器人20的马达电源断开时等机器人20被认为无法动作的状态时），许可作业员对共有区域13的侵入。因此，出入管理系统7的控制装置30，在机器人20停止时，使所有显示灯31~34的蓝色发光部亮灯，且使锁止装置28解锁门27。由此，作业员可打开门27从而出入共有区域13。

机器人20进行在共有区域13的作业，或，横跨共有区域13及机器人区域12的作业时，禁止作业员对共有区域13的侵入。因此，出入管理系统7的控制装置30，在机器人20执行包括在共有区域13的作业的动作程序时，使所有显示灯31~34的红色发光部亮灯，且使锁止装置28上锁门27。由此，作业员无法打开门27，无法进入共有区域13。另，机器人20的在共有区域13的作业中，包括保持于机器人20的工件W的至少一部分侵入共有区域13的作业。

机器人20进行在机器人区域12的作业时，对作业员唤起注意的同时许可对共有区域13的侵入。因此，出入管理系统7的控制装置30，在机器人20执行不包括在共有区域13的作业的动作程序时，使机器人显示灯31、32的红色发光部闪烁，使闸门显示灯33、34的蓝色发光部亮灯，使锁止装置28解锁门27。由此，作业员可打开门27从而出入共有区域13。进入共有区域13的作业员，可通过视觉确认机器人显示灯31、32的红色发光部的闪烁，得知机器人20在机器人区域12动作或即将动作。

另，在作业员存在于共有区域13期间，使门27维持开放。由此，在作业员存在于共有区域13期间，闸门传感器29检测闸门26的开放。控制装置30，在检测闸门26的开放期间，向机器人控制装置60发送对共有区域13的侵入禁止信号，以使机器人20不侵入共有区域13。又，控制装置30，也可以在检测闸门26的开放期间，向机器人控制装置60发送低速动作信号，以使机器人20以低于通常的速度进行动作。

再者，控制装置30，若在检测闸门26的开放期间通过检测传感器40检测出通过边界11的物体，则向机器人控制装置60发送停止信号，以使机器人20停止。由此，能在万一作业员超越边界11侵入机器人区域12的情况下，使机器人20停止。

如以上说明，本实施形态的共有区域13的出入管理系统7，是管理作业员对作业员与机器人20共有的作业空间即共有区域13的出入的系统。该出入管理系统7，具备：多个显示灯31~34，规定共有区域13与其它区域的边界；门27（开闭构件），开闭共有区域13的闸门26；锁止装置28，上锁及解锁门27；以及控制装置30，与机器人20的动作对应地控制显示灯31~34及锁止装置28。

根据上述出入管理系统7，可通过显示灯31~34的发光部和/或从其发出的光对作业员示出共有区域13与其它区域的边界，作业员可基于该边界识别共有区域13。又，在出入管理系统7中，对应机器人20的动作，控制显示灯31的显示内容与门27的上锁或解锁，因此作业员可从这些状况容易地判断作业员是否可在共有区域13作业，可避免在共有区域13的机器人20与作业员的干涉。

又，根据上述出入管理系统7，可通过显示灯31~34，不在共有区域13与其它区域的边界上设置实体（实际存在的物体），将空间划分成共有区域13与其它区域。因此，与系统1具备实体栅栏的情况相较，可削减死区（dead space），在作业员出入共有区域13时减轻繁杂的步骤，缓和向共有区域13搬入搬出物体时的大小的限制。

又，在本实施形态的共有区域13的出入管理系统7中，控制装置30，以在机器人20执行包括在共有区域13的作业的动作程序时，使显示灯31~34显示禁止（即，使红色发光部亮灯），且使锁止装置28上锁门27的形式，控制显示灯31~34及锁止装置28。

由此，机器人20进行在共有区域13的作业时，显示灯31显示禁止，且因门27被上锁，作业员无法出入共有区域13。因此，作业员可容易地判断为作业员无法在共有区域13作业的状况。进而，可避免在共有区域13的机器人20与作业员的干涉。

又，本实施形态的共有区域13的出入管理系统7中，多个显示灯31~34，包括规定专供机器人20进行作业的作业空间即机器人区域12与共有区域13的边界的至少一部分的至少一个机器人显示灯31、32，及规定共有区域13与除机器人区域12以外的其它区域的边界的包含闸门26的至少一部分的至少一个闸门显示灯33、34。而控制装置30，以在机器人20执行不包括在共有区域13的作业的动作程序时，使机器人显示灯31、32显示唤起注意（即，使红色发光部闪烁），使闸门显示灯33、34显示许可（即，使蓝色发光部亮灯），及使锁止装置28解锁门27的形式，控制显示灯31~34及锁止装置28。

由此，在机器人20进行仅在机器人区域12的作业时，显示灯33、34显示许可，且因门27被解锁，作业员可出入共有区域13。而且，若作业员进入共有区域13，可视觉确认显示唤起注意的显示灯31、32。因此，作业员可容易地判断虽为作业员可在共有区域13作业的状况，但需要注意。

又，本实施形态的共有区域13的出入管理系统7中，控制装置30，以在机器人20停止时，使显示灯31~34显示许可（即，使蓝色发光部亮灯），且使锁止装置28解锁门27的形式，控制显示灯31~34及锁止装置28。

由此，在机器人20停止时（即处于机器人20的马达电源切断时等机器人20被认为无法动作的状态时），显示灯31~34显示许可，且因门27被解锁，作业员可出入共有区域13。因此，作业员可容易地判断为作业员可在共有区域13作业的状况。

又，本实施形态的共有区域13的出入管理系统7，还具备检测闸门26的开闭的闸门传感器29。而且，控制装置30构成为基于闸门传感器29检测出的闸门26的开放，检查作业员在共有区域13的存在。

由此，能以较简单的结构检查作业员是否存在于共有区域13。

又，本实施形态的共有区域13的出入管理系统7，规定邻接共有区域13的机器人20的机器人区域12，还具备检测共有区域13与机器人区域12的边界11上物体的存在的通过检测传感器40。而且，控制装置30构成为在作业员存在于共有区域13时，若通过检测传感器40检测出物体存在于边界11，则对机器人20（机器人控制装置60）发送停止信号。

由此，作业员在共有区域13作业期间，万一，作业员侵入机器人区域12时，机器人20停止动作。又，作业员在共有区域13作业期间，万一，机器人20或保持于机器人20的工件W侵入共有区域13时，机器人20停止动作。因此，可避免机器人20与作业员的干涉。

以上说明了本发明的较佳实施形态，但上述结构例如可变更为如下。

上述实施形态中，显示灯31~34分别逐一配置于共有区域13的四方，但也可以配置为一个以上的追加的显示灯围绕共有区域13。再者，也可以为了使蹲着作业的作业员易于视觉确认，将除上述显示灯之外与机器人显示灯31、32同步亮灯的追加的显示灯设在共有区域13的地面或作业台22等处。

上述实施形态中，分别规定显示灯31~34的显示禁止为红色发光部的亮灯、显示唤起注意为红色发光部的闪烁、显示许可为蓝色发光部的亮灯，但显示灯31~34的显示方法并不限于此。即，只要作业员可识别共有区域13与机器人20的状况（运转与停止），则显示灯31~34的显示禁止/显示唤起注意/显示许可的形态并未被限定。例如，显示灯31~34中，也可以具备替代红色发光部的橙色发光部，和替代蓝色发光部的绿色发光部，分别规定显示禁止为橙色发光部的亮灯、显示唤起注意为橙色发光部的闪烁、显示许可为绿色发光部的亮灯。又，例如，也可以是显示灯31~34还具备黄色发光部，规定显示唤起注意为黄色发光部的亮灯。又，例如，也可以除显示灯31~34之外，出入管理系统7具备发出声音或警报声的报知器，报知器对作业员报知机器人20的状况。

上述实施形态中，对一台机器人20规定一个共有区域13，但例如，也可以如图5所示的根据变形例1的机器人系统1A那样，对一台机器人20规定两个以上的共有区域13。这种情况，优选为针对各共有区域13构筑出入管理系统7。

又，上述实施形态中，对一台机器人20规定一个共有区域13，但例如，也可以如图6所示的根据变形例2的机器人系统1B那样，对多台（此处为两台）机器人20规定一个共有区域13。在图6的示例中，对一个共有区域13规定两个机器人区域12，在各个机器人区域12与共有区域13的边界11上设置机器人显示灯31、32，隔着闸门26在两侧设置闸门显示灯33、34。而且，构成为多个机器人20的机器人控制装置60各自与一个控制装置30连接，控制装置30根据多个机器人20的动作状况控制机器人显示灯31、32，闸门显示灯33、34，及锁止装置28。

图7是说明适用于如图6所例示的对多个机器人20规定一个共有区域13的机器人系统1B的，对共有区域13的出入管理系统7的动作的图表。如图7所示，例如，在所有机器人20停止时（即处于机器人20的马达电源切断时等机器人20被认为无法动作的状态时），出入管理系统7的控制装置30，在机器人20停止时，使所有显示灯31~34的蓝色发光部亮灯（即，使之显示许可），且使锁止装置28解锁门27。又，例如，在至少一台机器人20执行包括在共有区域13的作业的动作程序时，出入管理系统7的控制装置30，使所有显示灯31~34的红色发光部亮灯（即，使之显示禁止），且使锁止装置28上锁门27。又，例如，在所有机器人20执行不包括在共有区域13的作业的动作程序时，出入管理系统7的控制装置30，使机器人显示灯31、32的红色发光部闪烁（即，使之显示唤起注意），使闸门显示灯33、34的蓝色发光部亮灯（即，使之显示许可），使锁止装置28解锁门27。

根据上述说明，本领域技术人员可明白本发明的多种改良或其它实施形态。因此，上述说明应仅作为例示解释，以对本领域技术人员教示执行本发明的最佳形态为目的而提供。可在不脱离本发明的精神的范围内，实质上变更其结构和/或具体功能。

符号说明：

1，1A，1B：机器人系统；

7：出入管理系统；

10：系统区域；

11：边界；

12：机器人区域；

13：共有区域；

20：机器人；

21：输送机；

22：作业台；

24：工具台；

26：闸门；

27：门（开闭构件）；

28：锁止装置；

29：闸门传感器；

30：控制装置；

31~34：显示灯；

40：通过检测传感器；

60：机器人控制装置。

Claims (6)

1.一种对共有区域的出入管理系统，是管理作业员对作为作业员与机器人共有的作业空间的共有区域的出入的出入管理系统，其特征在于，具备：

多个显示灯，规定所述共有区域与其它区域的边界；

开闭构件，开闭所述共有区域的闸门；

锁止装置，上锁及解锁所述开闭构件；以及

控制装置，与所述机器人的动作对应地控制所述多个显示灯及所述锁止装置。

2.根据权利要求1所述的对共有区域的出入管理系统，其特征在于，

所述多个显示灯包括：规定作为专供所述机器人进行作业的作业空间的机器人区域与所述共有区域的边界的至少一部分的至少一个机器人显示灯、及规定所述共有区域与除所述机器人区域以外的其它区域的边界的包含所述闸门的至少一部分的至少一个闸门显示灯；

所述控制装置，以在所述机器人执行不包括在所述共有区域的作业的动作程序时，使所述机器人显示灯显示唤起注意，使所述闸门显示灯显示许可，及使所述锁止装置解锁所述开闭构件的形式，控制所述多个显示灯及所述锁止装置。

3.根据权利要求1或2所述的对共有区域的出入管理系统，其特征在于，

所述控制装置，以在所述机器人执行包括在所述共有区域的作业的动作程序时，使所述多个显示灯显示禁止，且使所述锁止装置上锁所述开闭构件的形式，控制所述多个显示灯及所述锁止装置。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的对共有区域的出入管理系统，其特征在于，

所述控制装置，以在所述机器人停止时，使所述多个显示灯显示许可，且使所述锁止装置解锁所述开闭构件的形式，控制所述多个显示灯及所述锁止装置。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的对共有区域的出入管理系统，其特征在于，

还具备检测所述闸门的开闭的闸门传感器；

所述控制装置基于所述闸门传感器检测出的所述闸门的开放，检查所述作业员在所述共有区域的存在。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的对共有区域的出入管理系统，其特征在于，

还具备检测通过作为专供所述机器人进行作业的作业空间的机器人区域与所述共有区域的边界的物体的通过检测传感器；

所述控制装置，在所述作业员存在于所述共有区域时，若所述通过检测传感器检测到通过所述机器人区域与所述共有区域的边界的物体，则对所述机器人发送停止信号。