CN107921649A - 接触判定装置、控制装置、接触判定系统、接触判定方法及接触判定程序 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能在工业用机器人等控制对象与作业人员等对象人员合作进行作业时，防止控制对象与对象人员接触所引起的事故，有助于提高安全性的接触判定装置、控制装置、接触判定系统、接触判定方法及接触判定程序。接触判定装置(1)取得对象人员的位置信息及姿势信息中的至少一者。进而，根据所取得的动作信息以及预先记录的与对象人员的身体形状有关的人体模型，运算对象人员身体的运算对象部位的动作状态。另一方面，检测电气变化。然后，接触判定装置(1)根据所检测出的电气变化及对象人员身体的运算对象部位的动作状态，判定对象人员与控制对象的接触状况(S302～S308)。

Description

接触判定装置、控制装置、接触判定系统、接触判定方法及接 触判定程序

技术领域

本发明涉及一种判定对象人员与控制对象的接触状况的接触判定装置、根据此种接触判定装置的判定结果对控制对象进行控制的控制装置、具备此种接触判定装置的接触判定系统、使用此种接触判定装置的接触判定方法、以及用于实现此种接触判定装置的接触判定程序。

背景技术

在工厂等各种作业现场，工业用机器人与作业人员合作进行作业。例如专利文献1中公开了以下系统：在工厂内的生产线上，机器人与一名作业人员合作进行作业。专利文献1所公开的系统中，作业人员将测定作业动作的动作捕捉器(motion capture)和测定压力的压力传感器佩戴在手上进行作业。而且，根据作业人员的作业动作及由测定到的压力所求出的零件所受荷重来控制工业用机器人。

而且，在工业用机器人与作业人员合作进行作业时，为了防止工业用机器人与作业人员接触所引起的事故，已采用各种安全对策。例如专利文献2中公开了一种驱动体的控制装置等，其能够减少因碰撞而产生的各构件的损伤。专利文献2所公开的控制装置若侦测到机器人的手碰撞障碍物，则使手动作以尽可能抑制因碰撞而产生的各构件的损伤。

此外，以前额定功率超过80W的工业用机器人必须用物理方式的安全围栏围住，与作业人员隔离。此种80W限制在2013年12月被放宽，只要满足一定条件，则超过80W的工业用机器人也可不使用安全围栏而与作业人员合作。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011-156641号公报

专利文献2：日本专利特开2007-26528号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，随着80W限制的放宽，在工业用机器人与作业人员合作的方面，确保安全性成为更重要的课题。此外，对于80W以下的工业用机器人而言，确保安全性也同样为重要课题。

本发明是鉴于此种情况而成，其主要目的在于提供一种接触判定装置，此接触判定装置根据电气变化及作业人员的动作状态来判断工业用机器人等控制对象与作业人员等对象人员的接触状况，由此能有助于提高安全性。

另外，本发明的另一目的在于提供一种根据本发明的接触判定装置的判定结果对控制对象进行控制的控制装置。

另外，本发明的另一目的在于提供一种具备本发明的接触判定装置的接触判定系统。

另外，本发明的又一目的在于提供一种使用本发明的接触判定装置的接触判定方法。

另外，本发明的又一目的在于提供一种实现本发明的接触判定装置的接触判定程序。

解决问题的技术手段

为了解决所述课题，本案记载的接触判定装置判定对象人员与控制对象的接触状况，所述接触判定装置的特征在于具备：状态信息取得部，取得所述对象人员的位置信息及姿势信息中的至少一者；人体模型取得部，取得与所述对象人员的身体形状有关的人体模型；动作运算部，根据所述状态信息取得部所取得的位置信息及姿势信息中的至少一者、以及所述人体模型取得部所取得的人体模型，运算所述对象人员身体的运算对象部位的动作状态；变化取得部，取得电气变化的相关信息；以及接触状况判定部，根据所述变化取得部所取得的电气变化的相关信息及所述动作运算部所运算出的所述对象人员的运算对象部位的动作状态，判定所述对象人员与所述控制对象的接触状况。

另外，所述接触判定装置的特征在于：具备测定信息取得部，此测定信息取得部取得表示对所述对象人员的测定对象部位进行测定的结果的测定信息，所述状态信息取得部根据所述测定信息取得部所取得的测定信息，取得所述对象人员的位置信息及姿势信息中的至少一者。

另外，所述接触判定装置的特征在于：所述状态信息取得部根据所述测定信息取得部所取得的测定信息，运算所述对象人员的位置信息及姿势信息中的至少一者。

另外，所述接触判定装置的特征在于：所述测定信息取得部取得速度、加速度、角速度、角加速度、压力及磁力中的至少一个作为所述测定信息。

另外，所述接触判定装置的特征在于具备：人体模型算出部，根据所述状态信息取得部中取得的位置信息及姿势信息中的至少一者，算出与所述对象人员的身体形状有关的人体模型；以及人体模型记录部，记录由所述人体模型算出部所算出的人体模型；且所述人体模型取得部从所述人体模型记录部取得人体模型。

另外，所述接触判定装置的特征在于：所述接触状况判定部具有：根据所述变化取得部所取得的电气变化的相关信息，侦测所述对象人员与所述控制对象的接触的机构；以及在侦测到接触的情况下，根据所述动作运算部所运算出的运算对象部位的动作状态确定接触部位的机构。

另外，所述接触判定装置的特征在于：还具备根据所述动作运算部所运算出的动作状态判定所述对象人员与所述控制对象的接近状况的机构，在接近状况经判定的所述对象人员与所述控制对象被判定为接近的情况下，所述变化取得部开始取得电气变化的相关信息。

另外，所述接触判定装置的特征在于：所述状态信息取得部取得多个所述对象人员的位置信息及姿势信息中的至少一者，所述接触状况判定部确定接触的所述对象人员。

另外，所述接触判定装置的特征在于：所述变化取得部取得所述对象人员表面及所述控制对象表面中的至少一者或其附近的电气变化。

另外，所述接触判定装置的特征在于具备控制对象控制部，此控制对象控制部根据所述接触状况判定部所判定的接触状况，输出对所述控制对象进行控制的控制命令。

另外，所述接触判定装置的特征在于：所述控制对象控制部输出实施继续动作、停止动作、减小动作功率或避免接触动作的控制命令。

进而，本案记载的控制装置的特征在于具备：输入部，从所述接触判定装置接受所述对象人员与所述控制对象的接触状况的输入；以及控制对象控制部，根据所述输入部所接受的接触状况，输出对所述控制对象进行控制的控制命令。

另外，所述控制装置的特征在于：所述控制对象控制部输出实施继续动作、停止动作、减小动作功率或避免接触动作的控制命令。

进而，本案记载的接触判定系统的特征在于：具备根据控制进行动作的控制对象及判定接触状况的所述接触判定装置，所述接触判定装置具备控制对象动作信息取得部，此控制对象动作信息取得部取得与所述控制对象的动作有关的控制对象动作信息，所述接触状况判定部根据所述控制对象动作信息取得部所取得的控制对象动作信息判定接触状况。

另外，所述接触判定系统的特征在于：所述接触判定装置具备控制对象控制部，此控制对象控制部根据所述接触状况判定部所判定的接触状况，输出对所述控制对象进行控制的控制命令。

另外，所述接触判定系统的特征在于：具备对所述控制对象进行控制的控制装置，所述控制装置具备从所述接触判定装置接受接触状况的输入的输入部、及根据所述输入部所接受的接触状况输出对所述控制对象进行控制的控制命令的控制对象控制部。

进而，本案记载的接触判定方法判定对象人员与控制对象的接触状况，且所述接触判定方法的特征在于包括以下步骤：状态信息取得部取得所述对象人员的位置信息及姿势信息中的至少一者的步骤；人体模型取得部取得与所述对象人员的身体形状有关的人体模型的步骤；动作运算部根据所述状态信息取得部中取得的位置信息及姿势信息中的至少一者、以及所述人体模型取得部中取得的人体模型，运算所述对象人员身体的运算对象部位的动作状态的步骤；变化取得部取得电气变化的相关信息的步骤；以及接触状况判定部根据所述变化取得部所取得的电气变化的相关信息及所述动作运算部所运算出的所述对象人员的运算对象部位的动作状态，判定所述对象人员与所述控制对象的接触状况的步骤。

进而，本案记载的接触判定程序使计算机判定对象人员与控制对象的接触状况，且所述接触判定程序的特征在于使计算机执行以下步骤：取得所述对象人员的位置信息及姿势信息中的至少一者的步骤；取得与所述对象人员的身体形状有关的人体模型的步骤；根据所取得的位置信息及姿势信息中的至少一者以及所取得的人体模型，运算所述对象人员身体的运算对象部位的动作状态的步骤；取得电气变化的相关信息的步骤；以及根据所取得的电气变化的相关信息及所运算出的所述对象人员的运算对象部位的动作状态，判定所述对象人员与所述控制对象的接触状况的步骤。

本案记载的接触判定装置、控制装置、接触判定系统、接触判定方法及接触判定程序能够根据电气变化及对象人员的动作状态来判定对象人员与控制对象的接触状况。

发明的效果

本发明根据对象人员的测定对象部位的位置信息和/或姿势信息以及基于人体模型所运算出的运算对象部位的动作状态、以及电气变化，判定对象人员与控制对象的接触状况、例如对象人员的接触部位。由此发挥能根据所判定的接触状况对控制对象进行控制等有助于安全性的提高等优异效果。

附图说明

图1为概念性地表示本案记载的接触判定系统的一例的说明图。

图2为概念性地表示本案记载的接触判定系统的一例的说明图。

图3为表示本案记载的接触判定系统所具备的接触判定装置及其他各种装置的硬件构成的一例的方块图。

图4为表示本案记载的接触判定系统所具备的接触判定装置及其他各种装置的功能构成的一例的功能方块图。

图5为表示本案记载的接触判定系统所具备的接触判定装置的第一人体模型记录处理的一例的流程图。

图6为表示本案记载的接触判定系统所具备的接触判定装置的第二人体模型记录处理的一例的流程图。

图7为表示本案记载的接触判定系统所具备的接触判定装置的第一接触判定处理的一例的流程图。

图8为表示本案记载的接触判定系统所具备的接触判定装置的第二接触判定处理的一例的流程图。

图9为表示本案记载的接触判定系统的其他系统构成例中的各种装置的功能构成的一例的功能方块图。

具体实施方式

以下，一面参照附图一面对本发明的实施方式进行说明。此外，以下的实施方式为具体表现本发明的一例，且并未限定本发明的技术范围。

<系统构成>

首先，对本案记载的接触判定系统的概要进行说明。图1为概念性地示出本案记载的接触判定系统的一例的说明图。本案记载的接触判定系统被应用于以下系统：具备遵照规定的控制命令进行作业的作业机器人(以下称为机器人)2作为控制对象，且作业人员(对象人员)与机器人2合作进行作业的工厂自动化(Factory Automation，FA)系统等系统。作业人员在身体的各种测定对象部位例如头部、上臂、前臂、胸部、腹部、大腿、小腿等测定对象部位佩戴具备加速度传感器、陀螺仪传感器(gyro sensor)等各种惯性传感器的佩戴装置3。具备各种惯性传感器的佩戴装置3测定对象人员身体的测定对象部位，并将表示测定结果的各种测定信息输出。安装在佩戴装置3中的传感器除了加速度传感器、陀螺仪传感器等惯性传感器以外，能使用磁传感器、压力传感器等传感器。另外，作业人员在手等部位具备接触传感器(检测装置)4，此接触传感器4包括以接触方式检测周围的电压、电流、电场、电磁波等电气特性的变化的电压传感器、电流传感器、电场传感器、电磁波传感器等传感器类，这些传感器类将基于检测电气变化的接触结果输出。在多个作业人员进行作业的情况下，由成为冲击预测对象的各作业人员佩戴这些佩戴装置3。此外，图1中为了容易地理解，在佩戴着佩戴装置3的作业人员中以白色圆点表示惯性传感器所处部位，在白色圆点中描点表示接触传感器4所处部位。另外，为了便于图示，在惯性传感器与接触传感器4处于邻近部位的情况下，优先示出接触传感器4。

进而，接触判定系统具备接触判定装置1，此接触判定装置1取得自佩戴装置3及接触传感器4所输出的各种信息，判定作业人员与机器人2的接触状况。接触判定装置1例如是使用控制机器人2的控制用计算机(computer)等计算机而构成。而且，接触判定装置1利用无线或有线的通信方法，经由工厂内局域网(Local Area Network，LAN)等通信网而间接或直接地与佩戴装置3及接触传感器4、进而机器人2可通信地连接，进行各种信息及信号的通信。

此外，此处为了便于说明，将机器人2与接触判定装置1记载为各别的不同装置，但接触判定装置1也可为组装至机器人2中的装置。另外，此情况下，也可在控制机器人2的动作的控制电路的一部分中并入作为接触判定装置1发挥功能的电路或程序。进而，机器人2也可为多个，此情况下，也可在各机器人2中组装接触判定装置1。

图2为概念性地表示本案记载的接触判定系统的一例的说明图。图2表示在使用图1所说明的接触判定系统中，电压传感器、电流传感器、电场传感器、电磁波传感器等接触传感器4的配置位置不同的形态。图2(a)表示将接触传感器4配置在机器人2具备的臂部的形态，图2(b)表示将接触传感器4配置在作业人员的手及机器人2的臂部两处的形态。如图1及图2所示，接触传感器4只要能够检测成为接触对象的机器人2及作业人员之间的电气变化，则能配置在各种部位。

<装置构成>

其次，对本案记载的接触判定系统所具备的各种装置的构成例进行说明。图3为表示本案记载的接触判定系统所具备的接触判定装置1及其他各种装置的硬件构成的一例的方块图。接触判定装置1具备控制部10及记录部11，还具备测定信息取得部12、机器人用输入输出部13、接触信息取得部(变化取得部)14及信息输入部15作为与其他装置的接口(interface)。

控制部10是使用中央处理器(Central Processing Unit，CPU)等处理器及寄存器(register)等存储器(memory)而构成，通过执行各种命令而控制整个装置，另外，对机器人2输出控制命令。

记录部11具备只读存储器(Read Only Memory，ROM)、可擦可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)等非挥发存储器、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等挥发存储器、及硬盘驱动器(hard disc drive)、半导体存储器等记录媒体，记录各种程序及信息等数据。另外，在记录部11的记录区域中记录着接触判定程序PG，此接触判定程序PG使控制用计算机等计算机作为本发明的接触判定装置1发挥功能。另外，记录部11的一部分记录区域被用作人体模型记录部11a，此人体模型记录部11a记录将各作业人员的身体形状模式化所得的人体模型。所谓人体模型，是指对各作业人员的身体使用上臂、前臂、大腿、小腿等各种部位的长度等数值进行模式化所得的数值模型。人体模型记录部11a中，与确定作业人员的作业人员确定信息(作业人员身份(Identity，ID))相对应而记录与各作业人员有关的人体模型。此外，也可不将接触判定装置1所具备的记录部11的一部分记录区域用作人体模型记录部11a，而将记录各种信息的伺服器计算机(server computer)等记录装置连接于接触判定装置1，将连接于接触判定装置1的记录装置的一部分记录区域用作人体模型记录部11a等的数据库。即，人体模型记录部11a只要为由接触判定装置1所具备的控制部10进行存取(access)且可记录及读取的状态，则能设计成各种形态。

测定信息取得部12为从各佩戴装置3取得表示测定结果的测定信息等各种信息的接口。机器人用输入输出部13为从机器人2取得各种信息，并输出各种命令的接口。接触信息取得部14为从接触传感器4取得表示接触的信息等电气变化相关的各种信息的接口。信息输入部15例如为用于与信息输入装置5等各种装置进行通信的接口，所述信息输入装置5被用于输入表示人体模型的信息等各种信息。此外，这些接口未必一定要分别以个别设备(device)的形式存在，也能适当通用，另外也能具备用于对一个装置输入输出不同信息的多个设备。例如在经由通信网与其他装置进行信息的发送接收的情况下，只要具备连接于通信网的一个设备即可，另外也能具备从机器人2取得各种信息的设备、及向机器人2输出命令的设备。进而，信息输入部15可从使用平板式计算机等装置的信息输入装置5接受人体模型的输入，也可从各种半导体存储器等便携式记录媒体接受人体模型的输入等，能适当设计。

而且，控制用计算机等计算机读取记录部11中记录的各种程序、例如接触判定程序PG，在控制部10的控制下执行所读取的接触判定程序PG所含的状态信息(位置信息和/或姿势信息)的取得、人体模型的取得、动作状态的运算、电气变化的相关信息的取得、接触状况的判定等各种步骤，由此作为接触判定装置1发挥功能。

机器人2具备控制整个装置的控制部10、进行作业的臂部等动作部、检测姿势等信息的传感器部、与接触判定装置1进行通信的输入输出部等各种构成。

佩戴装置3具备测定部以及输出部等各种构成，所述测定部使用加速度传感器、陀螺仪传感器等检测与动作有关的信息的传感器类。佩戴装置3中安装的传感器除了加速度传感器、陀螺仪传感器以外，能够使用磁传感器、压力传感器等测定物理量的传感器。而且，佩戴装置3在测定部中测定速度、角速度、加速度、角加速度、压力、磁力等物理量，并将测定结果以表示与作业人员的动作有关的测定结果的原始数据等测定信息的形式从输出部向接触判定装置1输出。接触判定装置1取得位置信息、姿势信息等状态信息，此状态信息是根据表示速度、角速度、加速度、角加速度、压力、磁力等物理量的测定信息而算出，表示测定对象部位的状态。例如能够通过将加速度传感器所测定的加速度进行两次积分而算出位置信息。此外，基于表示速度、角速度、加速度、角加速度、压力、磁力等物理量的测定信息的位置信息、姿势信息等状态信息的算出也可由佩戴装置3及接触判定装置1的任一个来运算。

接触传感器4具备电压传感器、电流传感器、电场传感器、电磁波传感器等检测电气特性的传感器类以及输出部等各种构成。而且，接触传感器4根据传感器类所检测出的表示作业人员表面和/或机器人2表面附近的电气特性的电压、电流、电场、电磁波等电气信息的变化，将表示作业人员与机器人2的接触等接触的信息从输出部向接触判定装置1输出。

图4为表示本案记载的接触判定系统所具备的接触判定装置1及其他各种装置的功能构成的一例的功能方块图。接触判定装置1通过执行接触判定程序PG等各种程序，在控制部10的控制下，实现作为状态信息取得部10a、人体模型运算部10b、人体模型取得部10c、人体动作运算部(动作运算部)10d、接触状况判定部10e、机器人动作运算部(控制对象控制部)10f等执行各种运算的运算部的功能。此外，实现这些各种功能的各种运算部也能以大规模集成电路(Large Scale Integration，LSI)、超大规模集成电路(Very Large ScaleIntegration，VLSI)等使用半导体芯片的各专用电路的形式安装。

状态信息取得部10a根据测定信息取得部12从佩戴装置3取得的表示速度、角速度、加速度、角加速度、压力、磁力等物理量的测定信息，通过运算而求得测定对象部位的位置信息、姿势信息等状态信息。此外，在佩戴装置3根据测定信息而运算位置信息、姿势信息等状态信息，接触判定装置1取得状态信息的情况下，状态信息取得部10a直接取得所取得的状态信息作为用于以后的运算的信息。

人体模型运算部10b根据状态信息取得部10a所取得的位置信息、姿势信息等各种状态信息，执行算出人体模型的运算，所述人体模型是将作业人员的身体形状模式化所得。根据基于作业人员所佩戴的佩戴装置3测定所得的各种状态信息的人体模型算出能够使用以前的各种技术来进行。例如能应用金杉洋、柴崎亮介的《利用可穿戴传感器进行的人体动作的测量与分析》(日本写真测量学会，2005年度学术报告会论文集，pp.199-202，2005.06)中记载的方法。

人体模型取得部10c执行取得人体模型记录部11a中记录的人体模型的处理。

人体动作运算部10d根据人体模型取得部10c所取得的状态信息及人体模型取得部10c从人体模型记录部11a取得的人体模型，执行算出作业人员的手、脚等身体的运算对象部位的动作状态的运算。动作状态例如是以运算对象部位的位置、动作方向、规定时间后的预测位置、预测动作方向等信息的形式算出。

接触状况判定部10e根据电气变化及作业人员的运算对象部位的动作状态，进行用于判定作业人员与机器人2是否接触等接触状况的运算。所谓电气变化，为接触传感器4所检测出的电压、电流、电场、电磁波等电气特性的变化，例如由接触传感器4以表示接触的信息的形式输出，且所输出的信息是经由接触信息取得部14而取得。此外，接触传感器4也可输出电压、电流、电场、电磁波等电气信息或表示其变化的信息，此情况下，由接触状况判定部10e进行变化量的算出及接触的判定。即，接触状况判定部10e能够设计成：能通过各种方法取得产生了基于电气变化的接触。而且，接触状况判定部10e在取得了发生电气变化的情况下，判定作业人员的运算对象部位等身体的一部分与机器人2是否接触。机器人2的位置及动作状态例如是从机器人动作运算部10f取得。另外，在接触判定时，也判定哪个作业人员接触。而且，在接触状况判定部10e判定为接触的情况下，视需要执行用于任意控制机器人2的处理。

机器人动作运算部10f经由机器人用输入输出部13与机器人2进行通信，执行向机器人2输出控制命令、从机器人2输入动作状态、用于控制机器人2的各种运算等处理。例如向接触状况判定部10e输出机器人2的动作状态，从接触状况判定部10e接受基于作业人员与机器人2的接触的输入，并向机器人2输出任意控制机器人2的控制命令。从机器人动作运算部10f向机器人2输出的控制命令有继续动作、停止动作、减小动作功率、避免接触动作等控制命令。

<处理构成>

对如以上那样构成的本案记载的接触判定系统所具备的接触判定装置1的各种处理进行说明。图5为表示本案记载的接触判定系统所具备的接触判定装置1的第一人体模型记录处理的一例的流程图。第一人体模型记录处理为佩戴有佩戴装置3的作业人员进行动作，取得基于动作的信息，并将根据所取得的信息运算的人体模型记录在人体模型记录部11a中的处理。

接触判定装置1所具备的控制部10通过执行接触判定程序PG等各种程序而执行第一人体模型记录处理。控制判定装置的控制部10通过测定信息取得部12从作业人员所佩戴的佩戴装置3取得测定信息(S101)。所谓步骤S101的测定信息取得，为佩戴有各种惯性传感器作为佩戴装置3的作业人员进行规定的标准动作，测定信息取得部12取得测定信息的处理，所述测定信息是通过作业人员进行标准动作而测定，表示测定对象部位的速度、角速度、加速度、角加速度、压力、磁力等至少一个物理量。

控制部10通过状态信息取得部10a，根据测定信息取得部12所取得的测定信息通过运算而求得位置信息、姿势信息等状态信息(S102)。步骤S102为根据测定信息取得部12所取得的测定对象人员动作所得的测定信息，运算对象人员的位置信息及姿势信息中的至少一者作为状态信息的处理。

控制部10通过人体模型运算部10b的运算，根据所取得的状态信息算出(运算)将作业人员的身体形状模式化所得的人体模型(S103)。

然后，控制部10使所算出的人体模型与确定进行动作的作业人员的作业人员确定信息相对应而记录在人体模型记录部11a中(S104)。

如此而执行第一人体模型记录处理。

图6为表示本案记载的接触判定系统所具备的接触判定装置1的第二人体模型记录处理的一例的流程图。第二人体模型记录处理为将预先运算的人体模型从记录着此人体模型的信息输入装置5输入至接触判定装置1的处理。

接触判定装置1所具备的控制部10通过执行接触判定程序PG等各种程序而执行第二人体模型记录处理。控制判定装置的控制部10通过信息输入部15，从连接于接触判定装置1的信息输入装置5接受人体模型及对应的作业人员确定信息的输入(S201)。然后，控制部10将所接受的人体模型与作业人员确定信息相对应而记录在人体模型记录部11a中(S202)。

如此而执行第二人体模型记录处理。

此外，在模型记录部11a中记录模型信息的处理可使用第一人体模型记录处理及第二人体模型记录处理中的任一个，也可进一步使用其他方法。

图7为表示本案记载的接触判定系统所具备的接触判定装置1的第一接触判定处理的一例的流程图。第一接触判定处理为根据所取得的电气变化、以及通过第一人体模型记录处理或第二人体记录处理而记录在人体模型记录部11a中的人体模型，判定机器人2与作业人员的接触状况的处理。此外，第一接触判定处理中，接触传感器4是以恒常启动状态使用，此恒常启动状态进行连续检测电气特性的变化的检测处理。

接触判定装置1所具备的控制部10通过执行接触判定程序PG等各种程序而执行第一接触判定处理。接触判定装置1的控制部10开始取得接触信息(S301)。步骤S301中开始以下处理：在接触信息取得部14中取得接触传感器4输出的电气变化或基于电气变化的表示接触的信息。

然后，控制部10以并行处理的形式执行算出作业人员的动作状态的处理与取得接触信息的处理。即，作为其中一个处理，控制部10在测定信息取得部12中取得测定信息(S302)，并根据所取得的测定信息通过状态信息取得部10a取得状态信息(S303)。进而，控制部10在人体模型取得部10c中取得记录在人体模型记录部11a中的人体模型(S304)。然后，控制部10根据所取得的状态信息及人体模型，通过人体动作运算部10d算出运算对象部位的动作状态(S305)。基于测定信息的运算对象部位的动作状态的算出是对每个作业人员进行。

另外，作为另一处理，控制部10在接触信息取得部14中取得基于电气变化的表示接触的信息(S306)。

并行处理后，控制部10通过接触状况判定部10e，根据基于电气变化的表示接触的信息判定对象人员与控制对象是否接触(S307)。步骤S307中，在检测出如下变化的情况下判定为作业人员与机器人2接触：接触传感器4所检测出的表示作业人员的手表面和/或机器人2的臂表面或者其附近的电压、电流、电场、电磁波等电气特性的信息超过预设的标准值。此外，步骤S304中，在判定为作业人员与机器人2未接触的情况下(S307：否(No))，控制部10再次执行算出作业人员的动作状态的处理与取得接触信息的处理的并行处理。

在步骤S307中判定为作业人员与机器人2接触的情况下(S307：是(Yes))，控制部10通过接触状况判定部10e判定作业人员与机器人2的接触状况(S308)。步骤S308中，根据所取得的各作业人员的运算对象部位的动作状态及从机器人动作运算部10f取得的机器人2的动作状态，判定接触状况。此处所谓接触状况的判定，例如表示确定与机器人2接触的作业人员及接触部位。此外，即便接触传感器4所检测出的电气特性有变化，也可根据人体动作运算部10d所运算出的对象人员的运算对象部位及从机器人动作运算部10f取得的机器人2的动作状态判定为未接触或需要再检测。即，步骤S307～步骤S308中，接触判定装置1的控制部10根据所取得的电气变化的相关信息及所运算出的作业人员的运算对象部位的动作状态，判定作业人员与机器人2的接触状况。

判定接触状况后的控制部10从机器人动作运算部10f经由机器人用输入输出部13向机器人2输出控制命令，由此实施机器人2的任意控制(S309)。所谓步骤S309的任意控制，表示根据步骤S308中判定的接触状况，对机器人2实施继续动作、停止动作、减小动作功率、实施避免与作业人员接触的动作、以及进入安全模式、收集信息等预设的规定控制。控制部10对机器人2输出用于进行任意控制的控制命令。

然后，控制部10判定是否结束接触判定处理(S310)。例如在作业人员完成作业并进行结束接触判定处理的规定操作的情况下，接受操作的控制部10判定为结束接触判定处理。

在步骤S310中判定为结束接触判定处理的情况下(S310：是)，控制部10结束接触判定处理。在步骤S310中判定为不结束接触判定处理的情况下(S310：否)，控制部10再次执行算出作业人员的动作状态的处理与取得接触信息的处理的并行处理。

如此而执行第一接触判定处理。接触判定装置1通过第一接触判定处理，根据接触传感器4检测的电气变化及根据从佩戴装置3取得的测定信息所运算出的动作状况，判定作业人员与机器人2有无接触、接触的作业人员、作业人员的接触部位等接触状况。然后，根据所判定的接触状况适当进行机器人2的任意控制。由此，能够根据接触状况进行适当控制，所以确保作业人员的安全且不会使机器人2过度停止，因此能防止生产性以超出需要的程度降低。此种效果即便在不使用安全围栏将机器人2与作业人员隔离的状况下，也利于实现机器人2与作业人员的安全合作。另外，作为任意控制的一环而收集的信息也能有助于今后的作业改善、控制改善等各种改善，能预计安全性的进一步提高。

图8为表示本案记载的接触判定系统所具备的接触判定装置1的第二接触判定处理的一例的流程图。第二接触判定处理为第一接触判定处理的变形例，并非恒常启动接触传感器4，而是在判定为可能接触的情况下启动的形态。

接触判定装置1所具备的控制部10通过执行接触判定程序PG等各种程序而执行第二接触判定处理。接触判定装置1的控制部10在测定信息取得部12中取得测定信息(S401)，并根据测定信息通过状态信息取得部10a取得状态信息(S402)。进而，控制部10在人体模型取得部10c中取得记录在人体模型记录部11a中的人体模型(S403)。然后，控制部10根据所取得的状态信息及人体模型，通过人体动作运算部10d算出运算对象部位的动作状态(S404)。

控制部10判定作业人员中是否存在与机器人2接近的部位，作为基于所算出的各作业人员的运算对象部位的动作状态、及从机器人动作运算部10f取得的机器人2的动作状态的接近状况(S405)。步骤S405中，例如在判定为处于以下状况下的情况下判定为存在接近部位：作为作业人员的运算对象部位之一的右手进行接近机器人2的动作而接近至标准值以下的情况，预计在标准时间以内接触的情况等。

在步骤S405中判定为存在接近机器人2的部位的情况下(S405：是)，控制部10根据各作业人员的动作状态及机器人2的动作状态判定接近状况(S406)。步骤S406的接近状况的判定为接近机器人2的作业人员的确定及接近部位的确定。

另外，判定为作业人员及机器人2接近的控制部10开始取得接触信息(S407)。步骤S407中进行以下控制：启动接触传感器4，开始取得基于检测电气变化的接触信息。此外，在已启动接触传感器4而处于运转状态的情况下，使运转状态继续而取得接触信息。

控制部10通过接触状况判定部10e取得基于电气变化的接触信息，判定作业人员与机器人2是否接触(S408)。此外，在步骤S408中判定为作业人员与机器人2未接触的情况下(S408：否)，控制部10回到步骤S401，反复进行以后的处理。

在步骤S408中判定为作业人员与机器人2接触的情况下(S408：是)，通过接触状况判定部10e判定作业人员与机器人2的接触状况(S409)。判定接触状况后的控制部10从机器人动作运算部10f经由机器人用输入输出部13向机器人2输出控制命令，由此实施机器人2的任意控制(S410)。

然后，控制部10判定是否结束接触判定处理(S411)。

在步骤S410中判定为结束接触判定处理的情况下(S411：是)，结束接触判定处理。另外，也结束接触传感器4的运转及接触信息的取得。此外，在步骤S411中判定为不结束接触判定处理的情况下(S411：否)，控制部10回到步骤S401，反复进行以后的处理。

在步骤S405中判定为不存在接近机器人2的部位的情况下(S405：否)，控制部10判定是否正在取得接触信息(S412)。在步骤S412中判定为正在取得接触信息的情况下(S412：是)，控制部10结束接触传感器4的运转及接触信息的取得(S413)，回到步骤S401，反复进行以后的处理。在步骤S412中判定为并非正在取得电气信息的情况下(S412：否)，控制部10回到步骤S401，反复进行以后的处理。

如此而执行第二接触判定处理。第二判定处理与第一判定处理相比较，能够节约接触传感器4的运转及电气信息的取得所需要的能量。

本发明不限定于以上所说明的实施方式，能以其他各种形态实施。因此，所述实施方式在所有方面仅为简单例示，并非限定性解释。本发明的范围是由权利要求所揭示，不受说明书正文的任何限制。进而，属于权利要求的均等范围的变形或变更全部在本发明的范围内。

例如，所述实施方式中，作为成为接触或接近的判定对象的控制对象，例示了作业机器人等机器人，但也能将重复规定动作的对象、制止状态的对象等对象设定为成为判定对象的控制对象等，能以各种形态展开。

另外，所述实施方式中，示出了接触判定装置1通过人体模型运算部10b、人体动作运算部10d、机器人动作运算部10f等各种运算部实施各种运算的形态，但本发明不限于此。即，能使其他装置具备这些运算功能的一部分，接触判定装置1从其他装置取得各种运算结果，并通过接触状况判定部10e执行判定接触状况的相关运算等，以各种形态展开。

另外，所述实施方式中，示出了接触判定装置1控制机器人2的形态，但本发明不限于此，也能与判定接触状况的接触判定装置1无关而另设置控制机器人2的装置等，以各种形态展开。

<其他系统构成例>

对与接触判定装置1无关而另设置控制机器人2的控制装置6的系统构成例进行说明。此外，关于与不具备控制装置6的上文所述的系统构成例相同的构成，参照与所述系统有关的说明而省略其说明。

图9为表示本案记载的接触判定系统的其他系统构成例中的各种装置的功能构成的一例的功能方块图。控制装置6例如是使用控制机器人2的控制计算机等装置而形成，与接触判定装置1及机器人2连接。

接触判定装置1具备控制装置用输出部16作为与控制装置6的通信接口。另外，控制装置6具备成为与接触判定装置1的通信接口的输入部60、及控制机器人2的控制对象控制部(控制对象控制部)61等各种构成。

而且，接触判定装置1从控制装置用输出部16向控制装置6输出由接触状况判定部10e所判定的接触状况。控制装置6从输入部60接受接触状况的输入，通过控制对象控制部61根据接触状况判断机器人2的控制。然后，控制装置6从控制对象控制部61向机器人2输出根据接触状况任意控制机器人2的控制命令。向机器人2输出的控制命令为对机器人2实施继续动作、停止动作、减小动作功率、实施避免与作业人员接触的动作、以及进入安全模式、收集信息等预设的规定控制的命令。即，控制装置6所具备的控制对象控制部61实现与接触判定装置1所具备的机器人动作运算部(控制对象控制部)10f相同的功能。

如此，本案记载的接触判定系统能以各种系统构成展开。

符号的说明

1：接触判定装置

10：控制部

10a：状态信息取得部

10b：人体模型运算部

10c：人体模型取得部

10d：人体动作运算部(动作运算部)

10e：接触状况判定部

10f：机器人动作运算部(控制对象控制部)

11：记录部

11a：人体模型记录部(模型记录部)

12：测定信息取得部

13：机器人用输入输出部

14：接触信息取得部(变化取得部)

15：信息输入部

16：控制装置用输出部

2：机器人(控制对象)

3：佩戴装置

4：接触传感器(检测装置)

5：信息输入装置

6：控制装置

60：输入部

61：控制对象控制部(控制对象控制部)

PG：接触判定程序

Claims (18)

1.一种接触判定装置，判定对象人员与控制对象的接触状况，并且所述接触判定装置的特征在于包括：

状态信息取得部，取得所述对象人员的位置信息及姿势信息中的至少一者；

人体模型取得部，取得与所述对象人员的身体形状有关的人体模型；

动作运算部，根据所述状态信息取得部所取得的位置信息及姿势信息中的至少一者、以及所述人体模型取得部所取得的人体模型，运算所述对象人员身体的运算对象部位的动作状态；

变化取得部，取得电气变化的相关信息；以及

接触状况判定部，根据所述变化取得部所取得的电气变化的相关信息及所述动作运算部所运算出的所述对象人员的运算对象部位的动作状态，判定所述对象人员与所述控制对象的接触状况。

2.根据权利要求1所述的接触判定装置，其特征在于：

包括测定信息取得部，所述测定信息取得部取得表示对所述对象人员的测定对象部位进行测定的结果的测定信息，

所述状态信息取得部根据所述测定信息取得部所取得的测定信息，取得所述对象人员的位置信息及姿势信息中的至少一者。

3.根据权利要求2所述的接触判定装置，其特征在于：

所述状态信息取得部根据所述测定信息取得部所取得的测定信息，运算所述对象人员的位置信息及姿势信息中的至少一者。

4.根据权利要求3所述的接触判定装置，其特征在于：

所述测定信息取得部取得速度、加速度、角速度、角加速度、压力及磁力中的至少一个作为所述测定信息。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的接触判定装置，其特征在于包括：

人体模型算出部，根据所述状态信息取得部中取得的位置信息及姿势信息中的至少一者，算出与所述对象人员的身体形状有关的人体模型；以及

人体模型记录部，记录由所述人体模型算出部所算出的人体模型；且

所述人体模型取得部从所述人体模型记录部取得人体模型。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的接触判定装置，其特征在于：

所述接触状况判定部包括：

根据所述变化取得部所取得的电气变化的相关信息，侦测所述对象人员与所述控制对象的接触的机构；以及

在侦测到接触的情况下，根据所述动作运算部所运算出的运算对象部位的动作状态确定接触部位的机构。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的接触判定装置，其特征在于：

还包括根据所述动作运算部所运算出的动作状态判定所述对象人员与所述控制对象的接近状况的机构，

在接近状况经判定的所述对象人员与所述控制对象被判定为接近的情况下，所述变化取得部开始取得电气变化的相关信息。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的接触判定装置，其特征在于：

所述状态信息取得部取得多个所述对象人员的位置信息及姿势信息中的至少一者，

所述接触状况判定部确定接触的所述对象人员。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的接触判定装置，其特征在于：

所述变化取得部取得所述对象人员表面及所述控制对象表面中的至少一者或其附近的电气变化。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的接触判定装置，其特征在于包括：

控制对象控制部，根据所述接触状况判定部所判定的接触状况，输出对所述控制对象进行控制的控制命令。

11.根据权利要求10所述的接触判定装置，其特征在于：

所述控制对象控制部输出实施继续动作、停止动作、减小动作功率或避免接触动作的控制命令。

12.一种控制装置，对控制对象进行控制，且所述控制装置的特征在于包括：

输入部，从根据权利要求1至9中任一项所述的接触判定装置接受所述对象人员与所述控制对象的接触状况的输入；以及

控制对象控制部，根据所述输入部所接受的接触状况，输出对所述控制对象进行控制的控制命令。

13.根据权利要求12所述的控制装置，其特征在于：

所述控制对象控制部输出实施继续动作、停止动作、减小动作功率或避免接触动作的控制命令。

14.一种接触判定系统，其特征在于包括：

控制对象，根据控制进行动作；以及

判定接触状况的根据权利要求1至11中任一项所述的接触判定装置；并且

所述接触判定装置包括控制对象动作信息取得部，所述控制对象动作信息取得部取得与所述控制对象的动作有关的控制对象动作信息，

所述接触状况判定部根据所述控制对象动作信息取得部所取得的控制对象动作信息判定接触状况。

15.根据权利要求14所述的接触判定系统，其特征在于：

所述接触判定装置包括控制对象控制部，所述控制对象控制部根据所述接触状况判定部所判定的接触状况，输出对所述控制对象进行控制的控制命令。

16.根据权利要求14所述的接触判定系统，其特征在于：

包括对所述控制对象进行控制的控制装置，

所述控制装置包括：

输入部，从所述接触判定装置接受接触状况的输入；以及

控制对象控制部，根据所述输入部所接受的接触状况，输出对所述控制对象进行控制的控制命令。

17.一种接触判定方法，判定对象人员与控制对象的接触状况，并且所述接触判定方法的特征在于包括以下步骤：

状态信息取得部取得所述对象人员的位置信息及姿势信息中的至少一者的步骤；

人体模型取得部取得与所述对象人员的身体形状有关的人体模型的步骤；

动作运算部根据所述状态信息取得部中取得的位置信息及姿势信息中的至少一者、以及所述人体模型取得部中取得的人体模型，运算所述对象人员身体的运算对象部位的动作状态的步骤；

变化取得部取得电气变化的相关信息的步骤；以及

接触状况判定部根据所述变化取得部所取得的电气变化的相关信息及所述动作运算部所运算出的所述对象人员的运算对象部位的动作状态，判定所述对象人员与所述控制对象的接触状况的步骤。

18.一种接触判定程序，使计算机判定对象人员与控制对象的接触状况，并且所述接触判定程序的特征在于：

使计算机执行以下步骤：

取得所述对象人员的位置信息及姿势信息中的至少一者的步骤；

取得与所述对象人员的身体形状有关的人体模型的步骤；

根据所取得的位置信息及姿势信息中的至少一者以及所取得的人体模型，运算所述对象人员身体的运算对象部位的动作状态的步骤；

取得电气变化的相关信息的步骤；以及

根据所取得的电气变化的相关信息及所运算出的所述对象人员的运算对象部位的动作状态，判定所述对象人员与所述控制对象的接触状况的步骤。