CN108008663B - 监测系统、监测装置以及监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使作业环境的设计变得容易的监测系统、监测装置以及监测方法。确定作业者及机器人在三维空间内的位置，为了确保作业者及机器人的安全作业而设定至少一个防护区域(S2)，判定作业者及机器人中的至少一者是否侵入防护区域(S6)，在判定为作业者及机器人中的至少一者侵入了防护区域的情况下，限制机器人的动作(S8)，从所设定的多个防护区域中切换用以执行判定的防护区域，且可设定在作业者的作业区域与机器人的作业区域重合的公共区域中作业者进行作业时的防护区域(S14)、与在公共区域中机器人进行作业时的防护区域(S16)。

Description

监测系统、监测装置以及监测方法
技术领域
本技术涉及一种监测作业者及机器人(robot)的动作以能够安全作业的监测系统、监测装置以及监测方法。
背景技术
在工业机器人(以下称作“机器人”)与作业者共存作业的作业环境下，作业者被卷入机器人中的事故的主要原因是机器人与作业者的接触事故。以往，提出一种技术，构建既能防止机器人与作业者的接触事故，又能使作业者与机器人靠近并共存的作业环境(专利文献1)。
专利文献1所述的发明中，存在作业者的作业区域与机器人的作业区域重合的公共区域(进行机器人的作业与作业者的作业这两者的协调空间)。为了探测机器人及作业者中的至少一者向该公共区域的侵入，在机器人侧设置一对光线式安全装置，并在作业者侧设置另一对光线式安全装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5035768号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
在所述专利文献1中，例如在以一个机器人为中心而设置多个可供作业者作业的公共区域的情况下，对于该多个公共区域的每个，必须在机器人侧设置一对光线式安全装置，并在作业者侧设置一对光线式安全装置。该光线式安全装置的设置必须考虑机器人的大小或作业速度(speed)、工件尺寸(work size)等，确保适当的安全距离来设置。因此，存在作业环境的设计变得繁琐的问题。
本技术有鉴于此种问题，提供一种监测系统、监测装置以及监测方法，使得存在作业者的作业区域与机器人的作业区域重合的公共区域的作业环境的设计变得容易。
[解决问题的技术手段]
根据本发明的一个方面，一种监测系统，包含监测装置，所述监测装置监测作业者及机器人的动作，以能够安全地进行作业，所述监测系统包括：至少一个三维检测部，确定作业者及机器人在三维空间内的位置；区域设定部，在三维检测部能够识别的空间坐标中，为了确保作业者及机器人的安全作业而设定至少一个防护区域；判定部，基于由三维检测部所确定的作业者及机器人的位置，判定作业者及机器人中的至少一者是否侵入防护区域；限制部，当判定部判定作业者及机器人中的至少一者侵入了防护区域时，限制机器人的动作；以及切换部，在区域设定部设定有多个防护区域的情况下，从所设定的多个防护区域中切换用以执行判定的防护区域，区域设定部可设定在作业者的作业区域与机器人的作业区域重合的公共区域中作业者进行作业时的防护区域、与在公共区域中机器人进行作业时的防护区域。
优选的是，还包括：选择开关，从所设定的多个防护区域中选择用以执行判定的防护区域，切换部基于选择开关来切换用以执行判定的防护区域。
优选的是，还包括：探测区域设定部，在三维检测部能够识别的空间坐标中，设定用于对机器人的位置进行探测的探测区域，判定部基于由三维检测部所确定的机器人的位置，来判定机器人是否位于探测区域，切换部在判定部判定机器人位于探测区域的情况下，切换用以执行判定的防护区域。
优选的是，还包括：探测区域设定部，在三维检测部能够识别的空间坐标中，设定用于对机器人的位置进行探测的探测区域，判定部基于由三维检测部所确定的机器人的位置，来判定机器人是否位于探测区域，切换部在即使选择开关受到操作，但判定部仍判定机器人未位于探测区域的情况下，中止防护区域的切换。
优选的是，还包括：警告区域设定部，在三维检测部能够识别的空间坐标中，在防护区域的外侧设定警告区域，该警告区域用于警告作业者向防护区域的侵入。
优选的是，还包括：显示部，以视觉方式显示由区域设定部所设定的防护区域。
本发明的另一方面的监测装置监测作业者及机器人的动作，以能够安全地进行作业，包括：区域设定部，在对作业者及机器人在三维空间内的位置进行确定的至少一个三维检测部能够识别的空间坐标中，为了确保作业者及机器人的安全作业而设定至少一个防护区域；判定部，基于由三维检测部所确定的作业者及机器人的位置，判定作业者及机器人中的至少一者是否侵入防护区域；限制部，当判定部判定作业者及机器人中的至少一者侵入了防护区域时，限制机器人的动作；以及切换部，在区域设定部设定有多个防护区域的情况下，从所设定的多个防护区域中切换用以执行判定的防护区域，区域设定部可设定在作业者的作业区域与机器人的作业区域重合的公共区域中作业者进行作业时的防护区域、与在公共区域中机器人进行作业时的防护区域。
本发明的另一方面的监测方法监测作业者及机器人的动作，以能够安全地进行作业，包括下述步骤：在对作业者及机器人在三维空间内的位置进行确定的至少一个三维检测部能够识别的空间坐标中，为了确保作业者及机器人的安全作业而设定至少一个防护区域；基于由三维检测部所确定的作业者及机器人的位置，判定作业者及机器人中的至少-者是否侵入防护区域；当判定作业者及机器人中的至少一者侵入了防护区域时，限制机器人的动作；以及在设定有多个防护区域的情况下，从所设定的多个防护区域中切换用以执行判定的防护区域，可设定在作业者的作业区域与机器人的作业区域重合的公共区域中作业者进行作业时的防护区域、与在公共区域中机器人进行作业时的防护区域。
[发明的效果]
根据本技术的监测系统、监测装置以及监测方法，使存在作业者的作业区域与机器人的作业区域重合的公共区域的作业环境的设计变得容易。
附图说明
图1是表示依据本实施方式的监测系统的结构例的图。
图2是表示监测装置的硬件结构例的一例的图。
图3是表示作业者用防护区域的一例的图。
图4是表示作业者将作业对象物载置于载置台的情况的图。
图5是表示机器人防护区域的一例的图。
图6是表示监测装置的功能结构例的图。
图7是表示监测系统的流程图的图。
图8是表示第2实施方式的作业者用防护区域的图。
图9是表示第2实施方式的机器人用防护区域的图。
图10是表示第2实施方式的监测装置的功能结构例的图。
图11是表示第2实施方式的监测系统的处理流程的图。
图12是表示第3实施方式的监测装置的功能结构例的图。
图13是表示第3实施方式的监测系统的流程图的图。
图14是表示作业区域等各区域的图。
图15是表示变形例的作业者用防护区域的图。
图16是表示变形例的机器人用防护区域的图。
图17是表示变形例的监测装置的功能结构例的图。
图18是表示变形例的监测系统的流程图的图。
[符号的说明]
1、2、3：监测系统
4：摄像机
100、160、170、180：监测装置
102：区域设定部
103：RAM
104：判定部
106：限制部
108：切换部
121：CPU
122：ROM
123：RAM
128：通信IF
200：机器人控制器
300：作业者
350：选择开关
400：机器人
400a：初始位置区域
400b：区域
402：台部
404：臂
500：作业对象物
600：载置台
600A：公共区域
602：作业者用防护区域
604：机器人用防护区域
610：结束后空间
650：探测区域
700：机器人开始开关
800：显示装置
800a：显示区域
900：作业者区域
S2～S18、S30～S40、S60～S64：步骤
α：作业区域
β：警告区域
具体实施方式
参照附图来详细说明本发明的实施方式。另外，对于图中的相同或相当的部分，标注相同的符号并不再重复其说明。
[第1实施方式]
<监测系统1的结构例>
首先，对依据第1实施方式的包含监测装置的监测系统1的结构例进行说明。
图1是表示依据本实施方式的监测系统1的结构例的图。参照图1，依据本实施方式的监测系统1包含监测装置100、及作为三维检测部的两台摄像机(camera)4。
监测系统1在作业者300与机器人400协调作业的作业区域α(三维空间)内，设定后述的防护区域以监测作业者300及机器人400的动作，以使作业者300能够安全地进行作业。本实施方式的机器人400包含台部402及臂(arm)404。在机器人400不移动而固定于当场的状态下，臂404等进行动作。通过摄像机4拍摄三维空间内的图像(视频)，从而监测装置100确定作业区域α内的作业者300的位置及机器人400的位置。摄像机4除了透镜(lens)等光学系统以外，还包含拍摄元件。拍摄元件是电荷耦合器件(Charge CoupledDevice，CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)传感器(sensor)等。通过具备两台摄像机4，从而能够三维地拍摄作业区域α。而且，也可具备多组的一对摄像机(两台摄像机)。另外，图1的示例中，在作业区域α中记载了一台机器人400及一位作业者300，但机器人400也可存在两台以上，作业者300也可存在两位以上。
<监测装置100的硬件结构例>
图2是表示监测装置100的硬件结构例的一例。参照图2，监测装置100具备：中央处理器(Central Processing Unit，CPU)121，执行程序(program)；只读存储器(Read OnlyMemory，ROM)122，非易失性地保存数据(data)；随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)123，易失性地保存数据；以及通信接口(interface，IF)128，进行信息的收发。在ROM122中保存有CPU121所执行的程序等。
<对于防护区域>
接下来说明防护区域。防护区域是如下所述的区域，即，当判定为作业者300及机器人400中的至少一者侵入时，限制作业区域α内的所有机器人400的动作。如此，防护区域是用于在存在作业者300的作业区域与机器人400的作业区域重合的公共区域的作业环境中，确保作业者300及机器人400的安全作业的区域。机器人400的动作限制是指使机器人400的动作完全停止。防护区域可设定多个区域，例如包含：在作业者300于公共区域中进行作业时设定的作业者用防护区域、与在机器人400于公共区域中进行作业时设定的机器人用防护区域。
图3是表示作业者用防护区域的一例的图。图3的示例中，作业者300保持着作业对象物500。作业对象物500是由作业者300及机器人400进行作业的对象物。作业者300将作业对象物500载置于载置台600上。另外，载置台600是作业者300的作业区域与机器人400的作业区域重合的公共区域。随后，机器人400对载置于载置台600的作业对象物500进行作业。本实施方式中，机器人400对作业对象物500进行贴标签(label)(未图示)的作业。作业结束后的作业对象物500(即，贴好标签的作业对象物500)由输送机(conveyor)(未特别图示)等而移动至结束后空间(space)610。
图3的示例中，作业者300的作业是指“将作业对象物500载置于载置台600”。而且，机器人400的作业是指“对载置于载置台600的作业对象物500贴标签”。作业者300的作业区域与机器人400的作业区域在载置台600(公共区域)处重合，通过依序进行作业者300的作业与机器人400的作业，从而能够对作业对象物500贴标签。然而，若在载置台600中，作业者300的作业与机器人400的作业是在相同的时机(timing)进行，则有可能发生作业者300与机器人400的接触事故。因此，为了防止该接触事故，监测装置100设定有作业者用防护区域与机器人用防护区域，所述作业者用防护区域主要监测机器人400的动向，以使作业者300能够在载置台600安全地进行作业，所述机器人用防护区域主要监测作业者300的动向，以使机器人400能够在载置台600安全地进行作业。
图3的示例中，标注有影线(hatched)的区域为作业者用防护区域602。载置台600的区域包含在作业者300的作业区域与机器人400的作业区域重合的区域中。以下，将载置台600的区域称作公共区域600A。作业者用防护区域602是假想地设定为，当作业者300进行作业时，该作业者与机器人400不会发生碰撞的区域。当监测系统1判定作业者300与机器人400中的至少一者侵入了作业者用防护区域602时，监测系统1限制位于作业区域α内的所有机器人400的动作。而且，如图3所示，将未进行任何作业的机器人400的位置称作“初始位置”。图3的机器人400位于初始位置。
图3的示例中的作业者用防护区域602是以载置台600为基准而与作业者300为相反侧的区域中的、将位于初始位置的机器人400所处的初始位置区域400a除外的区域。因此，监测系统1在机器人400从初始位置移出的情况下，可判定为侵入了作业者用防护区域602。
图4是表示作业者300将作业对象物500载置于载置台600的情况的图。如图4所示，在设定有作业者用防护区域602的状态下，无须限制机器人400的动作，作业者300能够安全地进行作业(能够使作业对象物500载置于载置台600)。在设定有作业者用防护区域602的状态下，机器人400不进行动作。
在作业者300结束作业后(使作业对象物500载置于载置台600之后)，作业者300操作选择开关350。当选择开关350受到操作时，监测装置100从作业者用防护区域切换至机器人防护区域。图5是表示机器人防护区域的一例的图。图5的示例中，标注有影线的区域为机器人用防护区域604。
图5的示例中，作业对象物500被载置于载置台600。机器人400对载置于载置台600的作业对象物500进行作业。机器人用防护区域604是被假想地设定为，当机器人400进行作业时，该机器人400与作业者300不会碰撞的区域。在监测系统1判定作业者300与机器人400的至少一者侵入了机器人用防护区域604的情况下，监测系统1限制位于作业区域α内的所有机器人400的动作。
图5的示例中的机器人用防护区域604是从机器人400周缘的区域及载置台600周缘的区域中，将在机器人进行作业时该机器人400通过的所有区域400b除外的区域。因此，监测系统1即使在机器人400从初始位置移出的情况下，也不会判定为侵入了机器人用防护区域604，但当作业者300靠近载置台600的周缘时，可判定为侵入了机器人用防护区域604。
如此，本实施方式的监测系统1可假想地设定作业者用防护区域602及机器人用防护区域604中的任一个。作业者用防护区域602是在公共区域600A中作业者300进行作业时的防护区域。机器人用防护区域604是在公共区域600A中机器人400进行作业时的防护区域。而且，在作业区域α中设置有显示装置800。显示装置800与监测装置100连接。显示装置800以视觉方式在显示区域800a中显示所设定的防护区域。例如，如图3所示，当设定有作业者用防护区域602时，显示装置800以视觉方式显示作业者用防护区域602。而且，在设定有机器人用防护区域604时，显示装置800以视觉方式显示机器人用防护区域604。通过具备此种显示装置800，从而作业者300能够识别所设定的防护区域，因此能够提高作业的安全性。
<监测装置100的功能结构例>
接下来说明监测装置100的功能结构例等。图6是表示监测装置100的功能结构例的图。监测装置100具备区域设定部102、判定部104、限制部106及切换部108。另外，CPU121使监测装置100作为区域设定部102、判定部104、限制部106及切换部108发挥功能。
而且，监测装置100连接于显示装置800、选择开关350、摄像机4及对机器人的动作进行控制的机器人控制器200。区域设定部102在摄像机4能够拍摄的空间坐标中，为了确保作业者300及机器人400的安全作业而设定至少一个防护区域。本实施方式的区域设定部102所设定的防护区域为两个防护区域。这两个防护区域是作业者用防护区域602与机器人用防护区域604。
当由作业者300等操作选择开关350时，从该选择开关350对切换部108发送表示该操作的操作信号。切换部108在收到该操作信号时，向区域设定部102发送切换信号。当区域设定部102收到切换信号时，区域设定部102从两个防护区域中所设定的防护区域切换至另一个防护区域。例如，在区域设定部102设定有作业者用防护区域602的情况下，当选择开关350受到操作时，区域设定部102设定机器人用防护区域604(切换至机器人用防护区域604)。在区域设定部102设定有机器人用防护区域604的情况下，当选择开关350受到操作时，区域设定部102设定作业者用防护区域602(切换至作业者用防护区域602)。
区域设定部102对显示装置800及判定部104发送表示所设定的防护区域的信息。区域设定部102发送表示防护区域的信息的时机只要设为切换该防护区域的时机即可。而且，由摄像机4所拍摄的拍摄图像被输入至判定部104。判定部104通过对该拍摄图像进行图像处理，从而判定作业者300及机器人400中的至少一者是否侵入由区域设定部102所输入的防护区域。从区域设定部102输入的防护区域表示三维的坐标(x坐标、y坐标、z坐标)范围。以下说明该判定方法的一例。
判定部104在拍摄图像内识别作业者300及机器人400。作为该识别方法的一例，在ROM122中，预先保存有作业者300的特征量及机器人400的特征量来作为模型(model)。例如，作业者300的特征量是人(作业者)的脸、及作业者所穿的作业服等。而且，机器人400的特征量是机器人400的颜色及形状等。判定部104根据所提取的特征量与保存在ROM122中的特征量的差分来算出一致度。例如，若该差分大，则由判定部104所算出的一致度小，若该差分小，则由判定部104所算出的一致度大。判定部104将一致度比预定阈值高的特征量的部分(区域)识别为作业者300或机器人400。另外，作业者300及机器人400的确定方法并不限于此，也可使用其他方法。
判定部104通过识别作业者300及机器人400，从而确定该作业者300的坐标(x坐标、y坐标、z坐标)的范围及该机器人400的坐标(x坐标、y坐标、z坐标)的范围。判定部104在判定所确定的作业者300的坐标范围中的至少一部分属于防护区域的坐标范围的情况下，判定该作业者300侵入了该防护区域。而且，判定部104在判定所确定的机器人400的坐标范围中的至少一部分属于防护区域的坐标范围的情况下，判定该机器人400侵入了该防护区域。
如此，判定部104基于以摄像机4的拍摄图像所确定的作业者300及机器人400的位置，来判定作业者300及机器人400中的至少一者是否侵入防护区域。在判定部104判定作业者300及机器人400中的至少一者侵入了防护区域的情况下，对限制部106发送表示该侵入的判定信号。另外，在判定部104判定作业者300及机器人400均未侵入防护区域的情况下，不将该判定信号发送至限制部106。
限制部106在收到判定信号时，对机器人控制器200发送限制信号。机器人控制器200在收到限制信号时，使作业区域α内的所有机器人的动作完全停止。
而且，显示装置800基于从区域设定部102发送的防护区域，以视觉方式显示该区域设定部102所设定的防护区域。
<监测系统1的流程图>
接下来，使用图7来说明监测装置100的流程图。图7是表示监测系统1的流程图的图。当由作业区域α的管理者等，执行了用于使作业区域α中的作业开始的开始操作时，开始图7的流程图所示的处理。首先，在S2中，由区域设定部102判断对于作业区域α内的各机器人是否设定有防护区域。
对该判断方法的一例进行说明。表示由区域设定部102所设定的防护区域的防护区域信息被保存在RAM103中。当由区域设定部102设定有例如作业者用防护区域602时，将可确定该作业者用防护区域602的作业者用防护区域信息保存于RAM103中。而且，当由区域设定部102设定有例如机器人用防护区域604时，将可确定机器人用防护区域的机器人用防护区域信息保存于RAM103中。区域设定部102在判断为RAM103中保存有防护区域信息(作业者用防护区域信息及机器人用防护区域信息中的其中任一种)的情况下，在S2中判断为是(YES)。另一方面，区域设定部102在判断为RAM103中未保存有防护区域信息的情况下，在S2中判断为否(NO)。例如，当在前日的作业结束时，防护区域信息被保存(残留)于RAM103中时，在S2中判断为是。另一方面，当在前日的作业结束时，防护区域信息未被保存(被擦除)于RAM103时，在S2中判断为否。
当在S2中判断为是时，前进至S4。另一方面，当在S2中判断为否时，前进至S6。在S4中，区域设定部102设定作业者用防护区域，以作为默认(default)的防护区域。由此，作业者300能够顺利地开始自己的作业。
在S6中，由判定部104判断作业者300及机器人400中的至少一者是否侵入由区域设定部102所设定的防护区域(作业者用防护区域602及机器人用防护区域604中的任一个防护区域)。当判定部104判断作业者300及机器人400中的至少一者侵入了防护区域时(S6的是)，前进至S8。而且，当判定部104判断作业者300及机器人400均未侵入防护区域时(S6的否)，前进至S10。
在S8中，限制部106限制作业区域α内的所有机器人400的动作(将限制信号发送至机器人控制器200)。当S8的处理结束时，监测系统1的处理结束。在S10中，切换部108判断选择开关350是否受到操作。当判断选择开关350受到操作时(S10的是)，区域设定部102切换所设定的防护区域。例如，在S12中，判断区域设定部102设定有作业者用防护区域602的情况下(S12的是)，在S16中，区域设定部102设定机器人用防护区域604。另一方面，在判断区域设定部102设定有机器人用防护区域604的情况下(S12的否)，区域设定部102在S14中设定作业者用防护区域602。当S14及S16的处理结束时，前进至S18。
在S18中，判断是否已执行结束操作。此处，所谓结束操作，是指在作业区域α内的作业结束等时，由作业区域α的管理者等所执行的操作。在S18中判定为否的情况下，返回S6。另一方面，在S18中判断为是的情况下，监测装置100的处理结束。
<第1实施方式的效果>
接下来说明第1实施方式的效果。第1实施方式的监测系统1中，可利用摄像机4来检测作业者300及机器人400向防护区域的侵入。因此，例如，即使在以一个机器人为中心而设置多个可供作业者作业的公共区域的情况下，也能够使存在作业者300的作业区域与机器人400的作业区域重合的公共区域600A的作业环境(作业区域α中的机器人400的配置等)的设计变得容易。而且，本实施方式中，不需要用于将作业区域α与作业区域α以外的区域予以隔离的安全栅。因此，与需要该安全栅的监测系统相比，能够削减作业线(line)的设备成本。
而且，第1实施方式的监测系统1中，作为防护区域，可切换作业者用防护区域602与机器人用防护区域604。因此，在作业者300进行作业的情况及机器人400进行作业的情况中的任一情况下，均能够确保作业者300的安全性。
而且，监测系统1通过作业者300等对选择开关350的操作，来切换防护区域。因此，能够配合该作业者300的作业步调(pace)来切换防护区域，因此能够提高该作业者300的便利性。
[第2实施方式]
接下来，对依据第2实施方式的包含监测装置的监测系统2进行说明。图8是表示第2实施方式的作业者用防护区域602的图。图9是表示第2实施方式的机器人用防护区域604的图。而且，监测系统2的结构例与图1同样。
若对监测系统2与监测系统1进行比较，则如图8及图9所示，监测系统2与监测系统1的不同之处在于：设有探测区域650；以及取代选择开关350而设有机器人开始开关700。
图8的示例中，作业者300保持着作业对象物500。而且，机器人400位于初始位置。作业者300将作业对象物500载置于载置台600之后，该作业者300操作该机器人开始开关700。在机器人开始开关700被作业者300等操作的情况下，当设定有作业者用防护区域602时，切换至机器人用防护区域604，并且机器人400的动作开始。另外，在机器人开始开关700被作业者300等操作的情况下，当设定有机器人用防护区域604时，维持该机器人用防护区域604的设定。而且，当在机器人400的作业中，机器人开始开关700被作业者300等操作时，继续进行该机器人的作业。
图9的示例中，机器人400对载置于载置台600的作业对象物500执行处理。随后，当机器人400的处理结束时，机器人400返回初始位置。此处，探测区域650是设在位于初始位置的机器人400的区域中所含的位置。即，当机器人400位于初始位置时，该机器人400位于探测区域650。在判断机器人400位于探测区域650的情况下，当设定有机器人用防护区域604时，设定作业者用防护区域602。另外，在判断机器人400位于探测区域650的情况下，当判断为设定有作业者用防护区域602时，维持作业者用防护区域602的设定。
如此，第2实施方式中，从作业者用防护区域602向机器人用防护区域604的切换是以机器人开始开关700的操作为契机，另一方面，从机器人用防护区域604向作业者用防护区域602的切换是以机器人400位于探测区域650(初始位置)为契机。
图10是表示第2实施方式的监测装置160的功能结构例的图。使用图10来说明监测装置160的功能结构例。而且，在图10的说明中，主要对与图6的说明不同的部位进行说明。
当机器人开始开关700受到操作时，从该机器人开始开关700对切换部108及机器人控制器200发送表示该操作的操作信号。机器人控制器200在收到该操作信号时，使与该受到操作的机器人开始开关对应的机器人400的动作开始。而且，判定部104在由拍摄图像判定机器人400位于探测区域650的情况下，将表示该判定意旨的探测区域判定信号发送至切换部108。探测区域650的坐标(x坐标、y坐标、z坐标)的范围是预定的，且被保存在规定的存储区域(例如RAM103)中。
切换部108在收到探测区域判定信号时，将切换信号发送至区域设定部102，由此，在设定为机器人用防护区域604的情况下，切换至作业者用防护区域602。
图11是表示第2实施方式的监测系统2的处理流程的图。在S6中判断为否的情况下，前进至S30。在S30中，切换部108判断机器人开始开关700是否受到操作。在切换部108判断机器人开始开关700受到操作的情况下(S30的是)，前进至S34。另一方面，在切换部108判断机器人开始开关700未受到操作的情况下(S30的否)，前进至S36。
在S34中，区域设定部102在设定有作业者用防护区域602的情况下，切换至机器人用防护区域604。另外，在S34中，区域设定部102在设定有机器人用防护区域604的情况下，维持机器人用防护区域604的设定。当S34的处理结束时，前进至S18。
而且，在S36中，判定部104在机器人400的动作后(机器人的作业结束后)，判定该机器人400是否位于探测区域650。即，在S36中，在机器人400的作业结束后，判定该机器人400是否返回探测区域650。在判定部104判定机器人400位于探测区域650的情况下(S36的是)，前进至S38。而且，在判定部104判定机器人400未位于探测区域650的情况下(S36的否)，前进至S18。
在S38中，区域设定部102在设定有机器人用防护区域604的情况下，切换至作业者用防护区域602。另外，在S38中，区域设定部102在设定有作业者用防护区域602的情况下，维持作业者用防护区域602的设定。
根据第2实施方式的监测系统2，在因机器人400的处理结束而机器人400返回初始位置的情况下，该机器人400位于探测区域650。在判定为该机器人400位于探测区域650的情况下，从机器人用防护区域604切换至作业者用防护区域602。如此，根据第2实施方式的监测系统2，当机器人400的处理结束时，不需要作业者300的操作，而自动从机器人用防护区域604切换至作业者用防护区域602。因此，能够提高作业者300的便利性。
[第3实施方式]
接下来，对依据第3实施方式的包含监测装置的监测系统3进行说明。而且，监测系统3的结构例与图1同样。监测系统3中，将第1实施方式中说明的选择开关350与探测区域650加以组合。而且，是对于第3实施方式的作业者用防护区域602及机器人用防护区域604，将图8及图9的机器人开始开关700代替为选择开关350的图。
第3实施方式中，如图8所示，在机器人400位于探测区域650的情况(例如当机器人400位于初始位置而未执行作业的情况)下，当选择开关350受到操作时，切换防护区域。另一方面，如图9所示，在机器人400未位于探测区域650的情况(例如机器人400处于作业中的情况)下，即使选择开关350受到操作，也不切换防护区域。
图12是表示第3实施方式的监测装置170的功能结构例。在判定部104判定机器人400位于探测区域650的情况下，当选择开关350受到操作时，切换部108使区域设定部102切换防护区域。另一方面，在判定部104判定机器人400未位于探测区域650的情况下，即使选择开关350受到操作，切换部108也不使区域设定部102切换防护区域(中止防护区域的切换)。
图13是表示第3实施方式的监测系统3的流程图的图。在S10中，切换部108判断选择开关350是否受到操作。当判断为选择开关350受到操作时(S10的是)，前进至S40。
在S40中，判定部104判定机器人400是否位于探测区域650。在S40中判定为机器人位于探测区域650的情况下(S40的是)，应设定有作业者用防护区域602，因此在S16中，区域设定部102设定机器人用防护区域604。另外，在S16中，设定有机器人用防护区域604的情况下，区域设定部102设定作业者用防护区域602。当S16的处理结束时，前进至S18。而且，在S40中判定为机器人未位于探测区域650的情况下(S40的否)，即，在机器人400处于作业中、及设定有机器人用防护区域604中的任一种的可能性高的情况下，不进行防护区域的切换(不切换至作业者用防护区域602)，而前进至S18的处理。
接下来说明第3实施方式的监测系统3的效果。假设在选择开关350受到操作时，机器人400未位于探测区域650的情况(例如，如图9所示，机器人400处于作业中的情况)下，若切换至作业者用防护区域，则作业者将可能侵入该作业者用防护区域。如此，侵入作业者用防护区域的作业者300有可能与作业中的机器人400发生碰撞。与此相对，根据第3实施方式的监测系统1，在选择开关350受到操作时，机器人400未位于探测区域650的情况(例如，如图9所示，机器人400处于作业中的可能性高的情况)下，不切换防护区域(不切换至作业者用防护区域而仍维持机器人防护区域的设定)。因此，能够防止作业者300与作业中的机器人400发生碰撞，因此能够提高作业者300的安全性。
而且，监测系统3通过作业者300等对选择开关350的操作，来切换防护区域。因此，能够配合该作业者300的作业步调来切换防护区域，因此能够提高该作业者300的便利性。
而且，监测系统3在机器人400的处理结束时，不需要作业者300的操作而自动从机器人用防护区域604切换至作业者用防护区域602。因此，能够提高作业者300的便利性。
[关于区域]
接下来说明除了作业区域α以外设置的区域。图14是表示作业区域α等各区域的图。图14的示例是从上方观察各区域者。如上所述，对于设置在作业区域α内的所有机器人400的防护区域是包含在该作业区域α中。而且，图14的示例中，作为包含所有作业区域α的区域，设有警告区域β。警告区域β是用于在摄像机4能够识别的空间坐标中，警告作业者300向防护区域(作业区域α)的侵入的区域。在判定部104判定作业者300侵入了警告区域β的情况下，警告装置(未图示)执行侵入了警告区域β的意旨的警告告知。警告告知例如包含警告装置对警告音的输出处理、及警告消息(message)的显示处理中的至少一种。
如此，通过在作业区域α外部的区域假想地设置警告区域β，从而能够提高作业区域α内的安全性。而且，图14的思想可适用于第1实施方式～第3实施方式的监测系统中的至少一个监测系统。
[变形例]
以上，通过附图说明了本发明的实施例，但本发明并不限定于该实施例。本发明并不限于所述实施例，可进行各种变形、应用。以下，对可适用于本发明的变形例等进行说明。
[关于切换防护区域的契机]
接下来说明依据本变形例的包含监测装置的监测系统4。而且，监测系统4的结构例与图1同样。所述各实施方式中，作为切换防护区域的契机，例示了对选择开关350的操作、机器人400位于探测区域650等。但是，切换防护区域的契机也可设为其他契机。例如，切换防护区域的契机也可设为作业者的位置。
图15是表示本变形例的作业者用防护区域602的一例的图。而且，图16是表示本变形例的机器人用防护区域604的一例的图。而且，如图15及图16所示，用于供作业者300作业的区域即作业者区域900已确定。所谓作业者区域900，是指当作业者300进行作业时，该作业者300所处的区域，且例如是载置台600附近的区域。另外，如图16所示，作业者区域900与机器人用防护区域604的一部分重叠。而且，如图15及图16所示，省略了选择开关350。
本变形例中，如图15所示，当作业者300侵入作业者区域900时，防护区域切换至作业者防护区域602。与此同时，若机器人400处于动作中，则该机器人400的动作停止，若机器人400处于停止中，则维持该机器人400的停止。
而且，如图16所示，在作业者300未位于作业者区域900的情况下，防护区域切换至机器人防护区域604。与此同时，在机器人400处于停止中，且存在机器人400应执行的处理的情况下，机器人400开始该处理的执行。
图17是表示本变形例的监测装置180的功能结构例的图。若对图17与图6进行比较，则不同之处在于省略了选择开关350的记载、及从判定部104对切换部108发送判定信号，其他方面一致。
判定部104基于由摄像机4所确定的作业者300的位置，判定作业者300是否侵入作业者区域900，即，判定是否从作业者300未位于作业者区域900的状态变化为位于作业者区域900的状态。在判定部104判定为作业者300侵入了作业者区域900的情况下，对切换部108发送表示作业者300侵入了作业者区域900的意旨的判定信号。切换部108在收到该判定信号时，将切换信号发送至区域设定部102。
而且，判定部104判定作业者300是否未位于作业者区域900，即，判定是否从作业者300位于作业者区域900的状态变化为不再位于作业者区域900的状态。在判定部104判定为作业者300不再位于作业者区域900的情况下，对切换部108发送表示作业者300不再位于作业者区域900的意旨的判定信号。切换部108在收到该判定信号时，将切换信号发送至区域设定部102。
接下来，使用图18来说明监测系统4的流程图。图18是表示监测系统4的流程图的图。在图18中，当S4的处理结束时，前进至S60。在S60中，判定部104判定作业者300是否侵入作业者区域900。在S60中判断为是的情况下，前进至S14。当S14的处理结束时，在S62中，监测装置180(例如限制部106)使机器人400移动至初始位置(参照图15)。而且，在S62中，机器人400位于初始位置的情况下，维持对该机器人400朝初始位置的控制。当S62的处理结束时，前进至S18。
而且，在S60中判断为否的情况下，前进至S61。在S61中，判断作业者300是否不再位于作业者区域900。在S61中判断为是的情况下，前进至S16。当S16的处理结束时，前进至S64。在S64中，在机器人400处于停止中，且存在机器人400应执行的处理的情况下，机器人400开始该处理的执行(开始动作)。在S64中，在机器人400处于动作中的情况下，维持该机器人400的动作。而且，在S64中，在即使机器人400处于停止中，但不存在机器人400应执行的处理的情况下，维持该机器人400的停止。
根据本变形例的结构，在判定部104判定作业者300侵入了作业者区域900的情况下(S60的是)，作业者300不进行任何操作而防护区域自动切换至作业者用防护区域(S14)。因此，既能够提高作业者300的安全性，又能够提高作业者300的便利性。而且，在判定部104判定作业者300不再位于作业者区域900的情况下(S61的是)，防护区域切换至机器人用防护区域(S16)。因此，作业者300不进行任何操作，而防护区域自动切换至机器人用防护区域，因此既能够提高机器人400的作业效率(运转率)，又能够提高作业者300的便利性。
[关于防护区域的数量]
本实施方式中，设防护区域的数量为作业者用防护区域602与机器人用防护区域604这两个而进行了说明。但是，防护区域的数量也可为一个，还可为三个以上。在防护区域的数量为一个的情况下，例如也可设为作业者用防护区域602及机器人用防护区域604中的任一个。而且，若考虑安全性，则一个防护区域优选设为机器人用防护区域604。
接下来说明防护区域的数量为三个以上的结构。在采用此种结构的情况下，例如也可存在多种作业者用防护区域602。区域设定部102设定为多种作业者用防护区域602中的、与作业者的作业种类相应的作业者用防护区域。例如，对根据作业者的作业种类而作业者可能侵入的区域不同的结构进行说明。在采用了此种结构的监测系统中，当作业者300进行第1作业时，区域设定部102设定与第1作业相应的第1作业者用防护区域，当作业者300进行第2作业时，区域设定部102设定与第2作业相应的第2作业者用防护区域。若使用图3来说明第1作业者用防护区域及第2作业者用防护区域，则例如第1作业者用防护区域是图3所示的作业者用防护区域602，第2作业者用防护区域是从图3所示的作业者用防护区域602将载置台600之下的部分区域除外的区域。
对于防护区域的数量为三个以上的结构，也可存在多种机器人用防护区域604。区域设定部102设定为多种机器人用防护区域604中的、与机器人400的作业种类相应的机器人用防护区域。例如，对根据机器人的作业种类而机器人的至少一部分可能侵入的区域不同的结构进行说明。在采用了此种结构的监测系统中，当机器人400进行第1作业时，区域设定部102设定与第1作业相应的第1机器人用防护区域，当机器人400进行第2作业时，区域设定部102设定与第2作业相应的第2机器人用防护区域。若使用图5来说明第1机器人用防护区域及第2机器人用防护区域，则例如第1机器人用防护区域是图5所示的机器人用防护区域604，第2机器人用防护区域是从图5所示的机器人用防护区域604将右端区域除外的区域。
如此，对于作业者用防护区域及机器人用防护区域中的至少一种防护区域，可假想地设定多种，由此，本变形例的监测系统能够执行更细致的防护区域的设定。
[关于机器人的动作限制]
(1)所述实施方式中，设在判定为作业者300及机器人400中的至少一者侵入了所设定的防护区域的情况下，限制作业区域α内的所有机器人的动作而进行了说明。但是，也可在判定为作业者300及机器人400中的至少一者侵入了所设定的防护区域的情况下，仅限制与该防护区域对应的机器人400的动作。根据此种结构，仅限制该机器人400的动作，另一方面，不限制其他机器人400的动作，因此与限制所有机器人400的动作的情况相比，能够提高作业区域α内的作业效率。
(2)而且，所述实施方式中，所谓机器人400的限制，是设为使机器人400的动作完全停止而进行了说明。但是，机器人400的限制也可设为减慢机器人400的动作速度。
[机器人可移动的情况]
在作业区域α内的机器人中的至少一个机器人可移动的情况下，也可适用本申请的发明。例如，在作业者与可移动机器人协调作业的情况下，当从作业者防护区域切换至机器人防护区域的契机成立时，区域设定部也可检测该可移动机器人的位置坐标，并基于坐标来设定机器人防护区域。而且，也可预先决定用于根据该坐标来转换该机器人防护区域的参数，并保存在规定的存储区域(例如RAM103)中。采用此种结构的监测系统也能起到所述各实施方式的效果。
[其他]
而且，监测装置中的处理是通过各硬件及由CPU121所执行的软件(software)来实现。此类软件有时是预先存储于闪速存储器(flash memory)中。而且，软件也有时保存在存储卡(memory card)或其他记录介质中，作为程序产品(program product)而流通。或者，软件也有时由连接于所谓的互联网(Internet)的信息提供商作为可下载(download)的程序产品而提供。此类软件是通过集成电路(Integrated Circuit，IC)卡读写器(reader/writer)或其他读取装置从该记录介质中读取，或者经由通信IF而下载后，暂时保存于闪速存储器中。该软件是由CPU121从闪速存储器读出，进而以可执行的程序格式保存在闪速存储器中。CPU121执行该程序。
构成图2所示的监测装置100的各构成要素为一般的要素。因此，本发明的本质部分也可以说是保存在闪速存储器、存储卡或其他记录介质中的软件或者可经由网络(network)来下载的软件。
另外，作为记录介质，并不限于只读式数字多功能光盘(Digital VersatileDisc-Read Only Memory，DVD-ROM)、只读式光盘(Compact Disk-Read Only Memory，CD-ROM)、软盘(Flexible Disk，FD)、硬盘(hard disk)，也可为磁带、盒式磁带(cassettetape)、光盘(磁光盘(Magnetic Optical Disc，MO)/微型光盘(Mini Disc，MD)/数字多功能光盘(Digital Versatile Disc，DVD))、光卡、掩模(mask)式ROM、电可编程只读存储器(Electronically Programmable Read-Only Memory，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、快闪ROM等半导体存储器等固定地装载程序的介质。而且，记录介质是计算机可读取该程序等的并非临时性的介质。
此处所说的程序不仅是可由CPU直接执行的程序，也包括源程序(sourceprogram)格式的程序、经压缩处理的程序、经加密的程序等。
应认为，本次揭示的实施方式在所有方面仅为例示，并非限制者。本发明的范围是由权利要求而非所述说明所示，且意图包含与权利要求均等的含义及范围内的所有变更。

Claims (9)

1.一种监测系统，包含监测装置，所述监测装置监测作业者及机器人的动作，以能够安全地进行作业，所述监测系统的特征在于包括：
至少一个三维检测部，确定所述作业者及所述机器人在三维空间内的位置；
区域设定部，在所述三维检测部能够识别的空间坐标中，为了确保所述作业者及所述机器人的安全作业而设定至少一个防护区域；
判定部，基于由所述三维检测部所确定的所述作业者及所述机器人的位置，判定所述作业者及所述机器人中的至少一者是否侵入所述防护区域；
限制部，当所述判定部判定所述作业者及所述机器人中的至少一者侵入了所述防护区域时，限制所述机器人的动作；以及
切换部，在所述区域设定部设定有多个所述防护区域的情况下，从所设定的多个所述防护区域中切换用以执行所述判定的所述防护区域，
所述区域设定部可设定在所述作业者的作业区域与所述机器人的作业区域重合的公共区域中所述作业者进行作业时的所述防护区域、与在所述公共区域中所述机器人进行作业时的所述防护区域，所述监测系统的特征在于还包括：
探测区域设定部，在所述三维检测部能够识别的空间坐标中，设定用于对所述机器人的位置进行探测的探测区域，其中
所述判定部基于由所述三维检测部所确定的所述机器人的位置，来判定所述机器人是否位于所述探测区域，以及
所述切换部在所述判定部判定所述机器人位于所述探测区域的情况下，切换用以执行所述判定的所述防护区域。
2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于还包括：
选择开关，从所设定的多个所述防护区域中选择用以执行所述判定的所述防护区域，
所述切换部基于所述选择开关来切换用以执行所述判定的所述防护区域。
3.根据权利要求2所述的监测系统，其特征在于还包括：
所述切换部在即使所述选择开关受到操作，但所述判定部仍判定所述机器人未位于所述探测区域的情况下，中止所述防护区域的切换。
4.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，
所述判定部基于由所述三维检测部所确定的所述作业者的位置，来判定所述作业者是否位于所述作业者的作业区域，
所述切换部在所述判定部判定所述作业者位于所述作业者的作业区域的情况下，切换用以执行所述判定的所述防护区域。
5.根据权利要求4所述的监测系统，其特征在于，
所述切换部在所述判定部判定所述作业者未位于所述作业者的作业区域的情况下，切换用以执行所述判定的所述防护区域。
6.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于还包括：
警告区域设定部，在所述三维检测部能够识别的空间坐标中，在所述防护区域的外侧设定警告区域，所述警告区域用于警告所述作业者向所述防护区域的侵入。
7.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于还包括：
显示部，以视觉方式显示由所述区域设定部所设定的所述防护区域。
8.一种监测装置，监测作业者及机器人的动作，以能够安全地进行作业，所述监测装置的特征在于包括：
区域设定部，在对所述作业者及所述机器人在三维空间内的位置进行确定的至少一个三维检测部能够识别的空间坐标中，为了确保所述作业者及所述机器人的安全作业而设定至少一个防护区域；
判定部，基于由所述三维检测部所确定的所述作业者及所述机器人的位置，判定所述作业者及所述机器人中的至少一者是否侵入所述防护区域；
限制部，当所述判定部判定所述作业者及所述机器人中的至少一者侵入了所述防护区域时，限制所述机器人的动作；以及
切换部，在所述区域设定部设定有多个所述防护区域的情况下，从所设定的多个所述防护区域中切换用以执行所述判定的所述防护区域，
所述区域设定部可设定在所述作业者的作业区域与所述机器人的作业区域重合的公共区域中所述作业者进行作业时的所述防护区域、与在所述公共区域中所述机器人进行作业时的所述防护区域，所述监测装置的特征在于还包括：
探测区域设定部，在所述三维检测部能够识别的空间坐标中，设定用于对所述机器人的位置进行探测的探测区域，其中
所述判定部基于由所述三维检测部所确定的所述机器人的位置，来判定所述机器人是否位于所述探测区域，以及
所述切换部在所述判定部判定所述机器人位于所述探测区域的情况下，切换用以执行所述判定的所述防护区域。
9.一种监测方法，监测作业者及机器人的动作，以能够安全地进行作业，所述监测方法的特征在于包括下述步骤：
在对所述作业者及所述机器人在三维空间内的位置进行确定的至少一个三维检测部能够识别的空间坐标中，为了确保所述作业者及所述机器人的安全作业而设定至少一个防护区域；
基于由所述三维检测部所确定的所述作业者及所述机器人的位置，判定所述作业者及所述机器人中的至少一者是否侵入所述防护区域；
当判定所述作业者及所述机器人中的至少一者侵入了所述防护区域时，限制所述机器人的动作；以及
在设定有多个所述防护区域的情况下，从所设定的多个所述防护区域中切换用以执行所述判定的所述防护区域，
设定在所述作业者的作业区域与所述机器人的作业区域重合的公共区域中所述作业者进行作业时的作业者用的所述防护区域、与在所述公共区域中所述机器人进行作业时的机器人用的所述防护区域，所述监测方法的特征在于还包括：
在所述三维检测部能够识别的空间坐标中，设定用于对所述机器人的位置进行探测的探测区域，
基于由所述三维检测部所确定的所述机器人的位置，来判定所述机器人是否位于所述探测区域，以及
在判定所述机器人位于所述探测区域的情况下，切换用以执行所述判定的所述防护区域。
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