JP2000108075A - ロボットの安全装置 - Google Patents

ロボットの安全装置

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JP2000108075A
JP2000108075A JP10281025A JP28102598A JP2000108075A JP 2000108075 A JP2000108075 A JP 2000108075A JP 10281025 A JP10281025 A JP 10281025A JP 28102598 A JP28102598 A JP 28102598A JP 2000108075 A JP2000108075 A JP 2000108075A
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JP
Japan
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manipulator
robot
foreign matter
area
range
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JP10281025A
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English (en)
Inventor
Kunihiko Watanabe
邦彦 渡▲邉▼
Masaaki Fujii
正章 藤井
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Wiring Systems Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Harness System Technologies Research Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マニピュレータと異物との接触事故を防止す
ることにある。 【解決手段】 マニピュレータ10の水平可動領域Sに
対して、それを囲む進入限界領域F1 を設け、その領域
にラバーセンサ6を敷きつめる。そのラバーセンサ6の
検知情報に基づいて前記マニピュレータをマイコンで制
御する。異物とは、他の動く装置、あるいは、人間等の
動体をいい、マニピュレータ10の制御とは、停止のみ
ならず、動作を緩慢にさせる(速度を落とす)だけの場
合も含む。異物が進入限界領域F1 に進入すると、ラバ
ースイッチ6がそれを検知し、その情報に基づいてマニ
ピュレータ10を停止するので、異物が進入限界領域F
1 からさらにマニピュレータの水平可動領域S内に進入
してマニピュレータ10に仮に接触しても、マニピュレ
ータ及び異物の損傷を招くことも少ない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ロボットの安全
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】マニピュレータは、複数のアームを関節
構造に連結した、人間の腕に似せたものであり、それを
自動制御で動作させて、仕事を遂行させるようにしたも
のはロボットの一種である。溶接ロボット、塗装ロボッ
ト等、その適用例は枚挙にいとまがないが、図1乃至図
5に、近年開発が盛んな電気自動車にマニピュレータで
自動充電するロボットの一例を示す。
【0003】このロボットRは、図1と図2に示すよう
に、そのマニピュレータ10が、ベースBに立設された
主軸Mに取り付けられたもので、マニピュレータ10
は、水平な第1アーム4が、その一端でもって主軸Mの
昇降体12の上端に回転可能に取り付けられ、その第1
アーム4の作動端に、水平な第2アーム5がその一端で
もって回転可能に取り付けられ、その第2アーム5の作
動端に給電カプラ3が設けられている。主軸Mとマニピ
ュレータ10はそれぞれカバーC1 、C2 で覆われてい
る。
【0004】充電の際は、図1に示すように、そのロボ
ットRの近傍に導かれた電気自動車Aに対し、給電カプ
ラ3を、前記昇降体12の昇降によって上下方向に位置
決めし、マニピュレータ10の第1、第2アーム4、5
の回転により水平方向に位置決めして、自動車Aの充電
カプラ2に接続して充電する。図中、1で示す筐体に
は、給電器とロボットの制御器が内装されている。
【0005】図3は前記主軸MのカバーC1 を取り除い
た内部の状態を示したものであって、前記昇降体12
は、ベースB上に設けられた平面視コ字状のベースフレ
ーム11のコ字の直立辺に対応する板11aの両縁部の
それぞれに取り付けられたリニアガイド13を介して昇
降自在に設けられている。前記ベースフレーム11の外
側には、図3および図5に示すように、上下二つの軸受
16、16に支持されてボールネジ17が垂直に配設さ
れており、前記昇降体12は、このボールネジ17に取
り付けられている。ボールネジ17のねじ軸18の下端
は、カップリング15を介してサーボモータ14に接続
されており、昇降体12は、このサーボモータ14の駆
動により、ボールネジ17によって昇降する。
【0006】また、上記ベースフレーム11には、図3
および図4に示すように、そのコ字の対向辺に対応する
両側板11b、11bの外面のそれぞれに、カウンタウ
ェイト50がリニアガイド51を介して昇降自在に設け
られている。このウェイト50は、滑車53を介してス
テンレスワイヤ52により昇降体12に連結されてお
り、これにより、前記昇降用サーボモータ14は、小容
量にて、昇降体12を円滑に昇降させることができる。
【0007】さらに、この昇降体12の部分には、前記
マニピュレータ10の二本のアーム4、5を回転させる
ための二つのサーボモータ21、24、タイミングプー
リ20、22、タイミングベルト23等、種々の駆動・
伝達部品、並びに図示しない電気部品が配設されてい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記したようなロボッ
トRにおいて、その動作領域(可動領域)に異物が進入
すると、その異物との接触により、ロボットRが正常に
機能し得なくなる等の支障がでる場合がある。
【0009】この発明は、その点に鑑み、マニピュレー
タが自動制御されるロボットの異物との接触事故の防
止、または、抑制を図ることを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、自動制御のマニピュレータの水平可動
領域に対して進入限界領域を設け、その領域に異物の進
入を検知する検知手段を設け、その検知情報に基づいて
前記マニピュレータを制御するようにしたのである。
【0011】ここで、異物とは、他の動く装置(機
械)、あるいは、人間、犬、猫等の動体をいう。また、
マニピュレータの制御とは、停止のみならず、動作を緩
慢にさせる(速度を落とす)だけの場合も含む。
【0012】このようにすれば、前記異物が前記進入限
界領域に進入した場合、前記検知手段がそれを検知し、
その情報に基づいてマニピュレータを停止させれば、異
物が進入限界領域からさらにマニピュレータの水平可動
領域内に進入しても、その異物はマニピュレータを避け
るか、仮に接触しても、停止物への接触のため、損傷な
どに至る恐れは極めて少ない。検知手段としては、ラバ
ースイッチや赤外線センサ等のセンサを採用できる。
【0013】上記構成において、異物の進入の検知とと
もに、その進入を周囲(進入した人間やロボットの管理
者)に告知するための告知手段を設けるようにするのが
好ましい。
【0014】そのようにすれば、例えば、異物が人間の
場合であれば、その告知内容を知って、直ちに、その進
入限界領域から退去するであろうし、人間でない他の装
置類等であれば、ロボットの管理者がそれに気付いて、
直ちに、その異物の除去を行うことができる。従って、
それら異物のマニピュレータの可動領域内への進入を未
然に防ぐことができるので、その場合には、マニピュレ
ータを停止させずとも、速度を落として、動作を緩慢に
するだけにしておき、進入限界領域から異物が除かれた
後は、直ちに元の動き(速度)に復帰させることができ
るので、自動充電システム全体の稼働ロスを小さくする
ことができる。告知手段の具体例としては、スピーカ等
の音声装置やライト等の点滅装置を採用できる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態を説明する。この発明の安全装置は、前記し
た電気自動車の自動充電ロボットに適用したものであ
り、ロボットそのものについての説明は、前記従来例の
項を参照されたい。以下、その安全装置について説明す
る。
【0016】前記図1乃至図5に示した自動充電ロボッ
トRのマニピュレータ10の動作範囲、すなわち、第2
アーム5の先端に取り付けられた給電カプラ3の移動範
囲は、例えば、図6に二点鎖線で示した閉曲線L1 の内
側の領域となっている。この領域は、給電カプラ3を充
電カプラに効率よく接続させるための最適可動範囲であ
るが、マニピュレータ10の最大可動範囲(この発明で
いうマニピュレータの水平可動領域S)は、図7および
図8に示すように、ロボットRの主軸Mを中心とし、マ
ニピュレータ10の第1、第2アーム4、5を一直線上
に並べた線分を半径とする境界円L2 内部の領域であ
る。この領域には前記図6の閉曲線L1 の内側の領域が
含まれる。
【0017】従って、給電カプラ3と、それに接近して
くる異物との接触可能領域は、その境界円L2 内の領域
であるので、この実施の形態では、その円L2 の外側
に、それと同心の境界円L3 を描き、その二つの境界円
2 、L3 に挟まれたドーナツ状の閉領域から、充電位
置に停車する電気自動車と重なる部分を除いた領域を進
入限界領域F1 としている。境界円L3 とL2 の半径の
差、すなわち、進入限界領域F1 の幅は、異物を人間と
した場合に、その進入限界領域F1 に、人間が進入して
くる速度と、次に示す、感知センサの動作速度との兼ね
合い等で適宜選定する。
【0018】この実施形態では、その進入限界領域F1
にラバースイッチ6を敷きつめている。ラバースイッチ
6は、敷物のラバーにセンサが埋設されたものであり、
そのセンサが、ラバーの部分的圧縮や接触を感知する接
触センサの一種である。この実施形態では、ラバーセン
サの出力信号をマニピュレータの制御信号として、マニ
ピュレータの制御器に入力する。その制御信号はマニピ
ュレータを停止させる信号である。以上が、この実施形
態の安全装置の構成であり、次に、その作用を説明す
る。
【0019】前記進入限界領域F1 に、例えば、人が進
入してラバースイッチ6を踏むと、センサがそれを検知
し、その検知信号に基づいて、マニピュレータ10の制
御器(例えば、マイコン)に停止信号が発せらて、マニ
ピュレータ10が停止する。このため、マニピュレータ
10の水平可動領域S内に進入した人は、その動きに気
付いてマニピュレータ10を避けるか、仮に接触して
も、自分自身からの停止物への接触であり、怪我をする
おそれは極めて少ない。
【0020】この実施形態では、検知手段としてラバー
スイッチ6を用いたが、赤外線センサを用いることもで
きる。その場合は、図9に示すように、前記したドーナ
ツ状の進入限界領域F1 に外接する長方形L4 の前記水
平可動領域Sを除いた領域を進入限界領域F2 とし、そ
の長方形L4 の四つの頂点に赤外線センサの投光器7と
受光器8を図のように配置する。そして、システムの稼
働中は、常時、長方形L4 の各辺に沿って投光器7から
受光器8に赤外線9を発した状態にしておく。そうする
と、異物が、その長方形L4 の辺を横切ろうとした際、
赤外線9を遮断するので、そのことによって、異物の進
入が検知される。
【0021】なお、この実施形態では、マニピュレータ
10の制御として、それを停止させるようにしたが、前
記したように、スピーカやパトロールランプ等の告知手
段を設け、それをセンサによる検知動作に併せて稼働さ
せるようにすれば、異物がマニピュレータ10の水平可
動領域S内に進入することを未然に防げるので、マニピ
ュレータ10は停止させる必要はなく、その動作を緩慢
にするだけにしておけば、進入者の退去、あるいは、異
物の除去作業の開始と同時に、マニピュレータ10を元
の動き(速度)に速やかに戻すことができ、自動充電シ
ステム全体の稼働ロスを小さくすることができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は、マニ
ピュレータの水平可動領域の外側に進入限界領域を設定
し、その領域に異物が進入した際に、それを検知する検
知手段を設けたので、その領域に異物が進入した場合に
は、その検知情報を基にしてマニピュレータに制御信号
を送り、マニピュレータを停止、もしくは動作を緩慢に
して、異物との接触事故を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】自動充電ロボットの稼働状況を示す斜視図
【図2】一部切り欠きを含む自動充電ロボットの斜視図
【図3】図2からカバーを取り除いたものの斜視図
【図4】図3の要部拡大斜視図
【図5】図2の要部切断正面図
【図6】実施形態における自動充電ロボットの最適可動
領域を示す図
【図7】実施形態における異物の進入限界領域を示す図
【図8】図7の斜視図
【図9】赤外線センサの配置を示す実施形態の斜視図
【符号の説明】
A 電気自動車 B ベース M 主軸 R ロボット S 水平可動領域 F1 、F2 進入限界領域 L1 給電カプラの最適移動範囲を示す境界曲線 L2 、L3 、L4 境界曲線 1 (給電器とロボットの制御器が配設された)筐体 2 充電カプラ 3 給電カプラ 4 第1アーム 5 第2アーム 6 ラバースイッチ 7 赤外線センサの投光器 8 赤外線センサの受光器 9 赤外線 10 マニピュレータ 11 ベースフレーム(ベース) 12 昇降体 14 サーボモータ 17 ボールネジ 20、22 タイミングプーリ 21、24 サーボモータ 23 タイミングベルト 50 バランサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡▲邉▼ 邦彦 名古屋市南区菊住一丁目7番10号 株式会 社ハーネス総合技術研究所内 (72)発明者 藤井 正章 名古屋市南区菊住一丁目7番10号 株式会 社ハーネス総合技術研究所内 Fターム(参考) 3F059 AA00 BA04 CA04 DC01 DC08 DD12 DE06

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動制御のマニピュレータの水平可動領
    域に対して進入限界領域を設け、その進入限界領域に、
    異物の進入を検知する検知手段を設け、その検知情報に
    基づいて前記マニピュレータを制御器によって制御する
    ようにしたロボットの安全装置。
  2. 【請求項2】 前記検知手段がラバースイッチや赤外線
    センサ等のセンサであることを特徴とする請求項1に記
    載のロボットの安全装置。
  3. 【請求項3】 前記検知情報に基づいて前記マニピュレ
    ータを制御するとともに、前記動体の進入を告知する告
    知手段を設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載
    のロボットの安全装置。
JP10281025A 1998-10-02 1998-10-02 ロボットの安全装置 Pending JP2000108075A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004081567A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Secom Co Ltd 食事支援装置
JP2007283450A (ja) * 2006-04-18 2007-11-01 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 人間ロボット共存作業用安全装置
JP2010110038A (ja) * 2008-10-28 2010-05-13 Kawada Kogyo Kk 簡易設置型ロボット用出力制限機能付電力供給システムおよびそのシステムを具えた簡易設置型ロボット
JP2015526309A (ja) * 2012-08-31 2015-09-10 リシンク ロボティクス インコーポレイテッド 安全ロボット動作のためのシステムおよび方法
JP7503423B2 (ja) 2020-06-02 2024-06-20 Idec株式会社 センサの検出条件設定方法、検出条件設定プログラムおよび前記プログラムを格納する記録媒体

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