JP2000202794A - ロボット駆動装置の安全保護装置 - Google Patents
ロボット駆動装置の安全保護装置Info
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- JP2000202794A JP2000202794A JP11008035A JP803599A JP2000202794A JP 2000202794 A JP2000202794 A JP 2000202794A JP 11008035 A JP11008035 A JP 11008035A JP 803599 A JP803599 A JP 803599A JP 2000202794 A JP2000202794 A JP 2000202794A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ロボットとの接触を検知するタッチセンサ等の
断線が生じた際に、無負荷と判断せずに安全側故障にな
るロボット駆動装置の安全保護装置を提供する。 【解決手段】ロボット駆動装置において、ロボット１の
外表面に人間Ｍと接触したときの負荷の大きさに応じて
その検出された抵抗値が単調減少するタッチセンサ３を
設置し、タッチセンサ３の抵抗Ｒ4と固定抵抗（Ｒ1〜Ｒ
3）からなるホイートストンブリッジ回路１１の検出抵
抗により変化する出力電圧が入力される信号処理回路１
３を設けている。タッチセンサ３の増幅された出力電圧
信号Ｖaがウィンドウコンパレータ２０でしきい値外に
なると、ウィンドウコンパレータ２０の出力は異常（断
線）と判断し、異常信号をパソコンのＣＰＵ２１に入力
し、ＣＰＵ２１を用いてＩＯボード２２でリレー２３を
開路し、サーボアンプ６のパワー部７を遮断する。
断線が生じた際に、無負荷と判断せずに安全側故障にな
るロボット駆動装置の安全保護装置を提供する。 【解決手段】ロボット駆動装置において、ロボット１の
外表面に人間Ｍと接触したときの負荷の大きさに応じて
その検出された抵抗値が単調減少するタッチセンサ３を
設置し、タッチセンサ３の抵抗Ｒ4と固定抵抗（Ｒ1〜Ｒ
3）からなるホイートストンブリッジ回路１１の検出抵
抗により変化する出力電圧が入力される信号処理回路１
３を設けている。タッチセンサ３の増幅された出力電圧
信号Ｖaがウィンドウコンパレータ２０でしきい値外に
なると、ウィンドウコンパレータ２０の出力は異常（断
線）と判断し、異常信号をパソコンのＣＰＵ２１に入力
し、ＣＰＵ２１を用いてＩＯボード２２でリレー２３を
開路し、サーボアンプ６のパワー部７を遮断する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、人間また
は物体と接触することを前提とするサービスロボット等
を駆動するロボット駆動装置の安全保護装置に関し、特
にフェールセーフ化回路を用いた安全保護装置に関す
る。
は物体と接触することを前提とするサービスロボット等
を駆動するロボット駆動装置の安全保護装置に関し、特
にフェールセーフ化回路を用いた安全保護装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、医療福祉分野等において使用され
る人間共存型のロボットは、人間または物体と同一空間
で作業を行うことになるため、ロボットが人間または物
体と接触する可能性があり、人間の安全性を確保し作業
を継続することが望まれる。通常、ロボットを駆動する
ためのロボット駆動装置は、図６のようになっている。
図において、１はロボット、１ａはロボット１のアー
ム、２はアーム１ａを駆動するサーボモータ、４１はロ
ボットコントローラ、５はロボットコントローラ４１に
内蔵されたＤ／Ａボード、６はＤ／Ａボード５からの指
令電圧を入力するサーボアンプ、７はサーボモータ２の
電源であるパワー部、２４はアーム１ａの外表面等に取
り付けられたタッチセンサ、１４はタッチセンサの出力
電圧を増幅する増幅器である。このタッチセンサ２４の
負荷に対する出力電圧特性は、図７に示すように無負荷
時に出力電圧が０Ｖであり、負荷状況に応じて出力電圧
が単調増加するものである。このようなロボット駆動装
置において、サーボアンプ６よりパワー変換した電流指
令によりサーボモータ２を駆動すると、ロボットのアー
ム１ａが動作する。このとき、ロボット１が人間Ｍと接
触した場合、タッチセンサ２４の抵抗Ｒに基づく出力電
圧からロボット１に加わる負荷を計測し、増幅器１４を
介して得られる計測結果を表示したり、あるいはアラー
ムを出すようにしたりしている。
る人間共存型のロボットは、人間または物体と同一空間
で作業を行うことになるため、ロボットが人間または物
体と接触する可能性があり、人間の安全性を確保し作業
を継続することが望まれる。通常、ロボットを駆動する
ためのロボット駆動装置は、図６のようになっている。
図において、１はロボット、１ａはロボット１のアー
ム、２はアーム１ａを駆動するサーボモータ、４１はロ
ボットコントローラ、５はロボットコントローラ４１に
内蔵されたＤ／Ａボード、６はＤ／Ａボード５からの指
令電圧を入力するサーボアンプ、７はサーボモータ２の
電源であるパワー部、２４はアーム１ａの外表面等に取
り付けられたタッチセンサ、１４はタッチセンサの出力
電圧を増幅する増幅器である。このタッチセンサ２４の
負荷に対する出力電圧特性は、図７に示すように無負荷
時に出力電圧が０Ｖであり、負荷状況に応じて出力電圧
が単調増加するものである。このようなロボット駆動装
置において、サーボアンプ６よりパワー変換した電流指
令によりサーボモータ２を駆動すると、ロボットのアー
ム１ａが動作する。このとき、ロボット１が人間Ｍと接
触した場合、タッチセンサ２４の抵抗Ｒに基づく出力電
圧からロボット１に加わる負荷を計測し、増幅器１４を
介して得られる計測結果を表示したり、あるいはアラー
ムを出すようにしたりしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術
は、ロボット１と人間Ｍが接触した状態のもとで、仮に
タッチセンサ２４の配線が断線したり他の要因で故障し
たりするとすると、タッチセンサ２４の時間に対する出
力電圧特性は、図８に示すように、出力電圧が０Ｖとな
る。そのため、実際にはロボット１に負荷がかかってい
るにもかかわらず、タッチセンサ２４の出力電圧値から
無負荷であると判断してしまうという問題があった。そ
の結果、無負荷であると誤った判断をしたまま、ロボッ
トコントローラ４１からロボットに動作指令が出力され
ると、ロボット１を駆動するサーボアンプ６への指令電
圧や駆動対象であるサーボモータ２に流れる電流が増加
する一方となり、逆にロボット１の動作が人間Ｍに危害
を加えることになりかねないという懸念があった。そこ
で、本発明はロボットに負荷がかかった場合であって、
ロボットと人間等との接触状況を検知するタッチセンサ
の断線故障が生じた場合に、無負荷と判断することな
く、安全側故障になるようにしたロボット駆動装置の安
全保護装置を提供することを目的とする。
は、ロボット１と人間Ｍが接触した状態のもとで、仮に
タッチセンサ２４の配線が断線したり他の要因で故障し
たりするとすると、タッチセンサ２４の時間に対する出
力電圧特性は、図８に示すように、出力電圧が０Ｖとな
る。そのため、実際にはロボット１に負荷がかかってい
るにもかかわらず、タッチセンサ２４の出力電圧値から
無負荷であると判断してしまうという問題があった。そ
の結果、無負荷であると誤った判断をしたまま、ロボッ
トコントローラ４１からロボットに動作指令が出力され
ると、ロボット１を駆動するサーボアンプ６への指令電
圧や駆動対象であるサーボモータ２に流れる電流が増加
する一方となり、逆にロボット１の動作が人間Ｍに危害
を加えることになりかねないという懸念があった。そこ
で、本発明はロボットに負荷がかかった場合であって、
ロボットと人間等との接触状況を検知するタッチセンサ
の断線故障が生じた場合に、無負荷と判断することな
く、安全側故障になるようにしたロボット駆動装置の安
全保護装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明はロボットコントローラに内蔵されたＤ／Ａ
ボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、この
サーボアンプから出力された電流指令により駆動される
サーボモータと、このサーボモータを駆動源とするロボ
ットとを備えたロボット駆動装置において、前記ロボッ
トのアームの外表面に設けられると共に、前記ロボット
が人間と接触したときの負荷の大きさに応じてその検出
された抵抗値が単調減少するタッチセンサと、前記タッ
チセンサの抵抗と固定抵抗３個とで平衡するようにブリ
ッジ接続されたホイートストンブリッジ回路と、前記ホ
イートストンブリッジ回路の出力端子に並列接続される
と共に、前記ホイートストンブリッジ回路の検出抵抗に
より変化する出力電圧が入力される第1の比較器および
第2の比較器と、前記二つの比較器に設けられると共に
予め設定された上限値と下限値を有する２組の異なるし
きい値電圧を有する基準信号源と、前記第1および第2の
比較器の入力電圧が前記両しきい値を超えた時に前記ホ
イートストンブリッジ回路における断線故障の信号を出
力するＡＮＤゲート回路と、前記ＡＮＤゲート回路によ
り出力した信号を読み込み、ＣＰＵを介して指令を出す
ように接続されたＩＯボードと、前記ＩＯボードに、前
記第1および第2の比較器に入力された電圧信号レベルに
より前記サーボモータの電源を切るための指令を発する
ように接続されたリレーとを備え、前記第1および第２
の比較器に入力された電圧信号レベルを用いて前記ロボ
ットを安全側に動作させるようにしたものである。上記
手段によって、ロボットの接触状況を検出するタッチセ
ンサの可変抵抗と固定抵抗とで接続されたホイートスト
ンブリッジ回路によりタッチセンサの出力電圧を分圧
し、この分圧された出力電圧信号をフェールセーフなコ
ンパレータを有する信号処理回路で処理することで、ロ
ボットに負荷がかかり且つタッチセンサ等に断線故障が
生じたときに、タッチセンサの出力から無負荷と判断す
ることなく、配線等の断線故障時に負荷がかかっている
と判断させ安全側故障にすることができる。
め、本発明はロボットコントローラに内蔵されたＤ／Ａ
ボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、この
サーボアンプから出力された電流指令により駆動される
サーボモータと、このサーボモータを駆動源とするロボ
ットとを備えたロボット駆動装置において、前記ロボッ
トのアームの外表面に設けられると共に、前記ロボット
が人間と接触したときの負荷の大きさに応じてその検出
された抵抗値が単調減少するタッチセンサと、前記タッ
チセンサの抵抗と固定抵抗３個とで平衡するようにブリ
ッジ接続されたホイートストンブリッジ回路と、前記ホ
イートストンブリッジ回路の出力端子に並列接続される
と共に、前記ホイートストンブリッジ回路の検出抵抗に
より変化する出力電圧が入力される第1の比較器および
第2の比較器と、前記二つの比較器に設けられると共に
予め設定された上限値と下限値を有する２組の異なるし
きい値電圧を有する基準信号源と、前記第1および第2の
比較器の入力電圧が前記両しきい値を超えた時に前記ホ
イートストンブリッジ回路における断線故障の信号を出
力するＡＮＤゲート回路と、前記ＡＮＤゲート回路によ
り出力した信号を読み込み、ＣＰＵを介して指令を出す
ように接続されたＩＯボードと、前記ＩＯボードに、前
記第1および第2の比較器に入力された電圧信号レベルに
より前記サーボモータの電源を切るための指令を発する
ように接続されたリレーとを備え、前記第1および第２
の比較器に入力された電圧信号レベルを用いて前記ロボ
ットを安全側に動作させるようにしたものである。上記
手段によって、ロボットの接触状況を検出するタッチセ
ンサの可変抵抗と固定抵抗とで接続されたホイートスト
ンブリッジ回路によりタッチセンサの出力電圧を分圧
し、この分圧された出力電圧信号をフェールセーフなコ
ンパレータを有する信号処理回路で処理することで、ロ
ボットに負荷がかかり且つタッチセンサ等に断線故障が
生じたときに、タッチセンサの出力から無負荷と判断す
ることなく、配線等の断線故障時に負荷がかかっている
と判断させ安全側故障にすることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は本発明の実施例を示すロボット駆
動装置の安全保護装置であって、（ａ）はそのブロック
図、（ｂ）は信号処理回路のブロック図である。図２は
本発明に使用したタッチセンサの負荷−出力電圧特性を
示す図である。なお、従来と同じ構成要素については、
同じ符号を付してその説明を省略する。以下、本発明が
従来と異なる点について説明する。図において、３はロ
ボット１のアーム１ａの外表面にが取り付けられた負荷
状況に応じて抵抗値が単調減少するタッチセンサ（可変
抵抗：Ｒ4）で、その特性を図２に示す。８〜１０は固
定抵抗（Ｒ1〜Ｒ3）で、タッチセンサ３の可変抵抗Ｒ4
並びに固定抵抗Ｒ1〜Ｒ3からなる合計４つの抵抗でホイ
ートストンブリッジ回路１１を構成する。１２は該回路
１１の定電圧源である。このようなホイートストンブリ
ッジ回路１１において、固定抵抗８、９、１０の抵抗値
を調整することにより、出力端子ａｂ間の電圧Ｖabから
ロボット1と人間Mその他の物体との接触状況から負荷を
計測するようになっている。出力電圧Ｖabは、定電圧源
の電圧をＶccとして以下の式で表せる。Ｖab = ［（Ｒ
2Ｒ4―Ｒ1Ｒ3）／（Ｒ1＋Ｒ4）（Ｒ2＋Ｒ3）］Ｖccま
た、１３はホイートストンブリッジ回路１１の出力端子
ａｂに並列に設けられると共にタッチセンサ３からの出
力信号を処理する信号処理回路であり、信号処理回路１
３は、図１（ｂ）に示すように、タッチセンサ３の出力
信号を増幅する増幅器１４と、この増幅器１４の後段に
設けられた第１の比較器１５並びに第２の比較器１６と
ＡＮＤゲート回路１９とを組み合わせてなるウィンドウ
コンパレータ２０とで構成されている。ここで、ウィン
ドウコンパレータ２０はフェールセーフが保証されたも
のであり、しきい値電圧となるタッチセンサからの出力
電圧の上限値を示す基準信号源１７と、しきい値電圧と
なるタッチセンサからの出力電圧の下限値を示す基準信
号源１８が接続されている。この第１の比較器１５にお
いて、増幅器１４により増幅したタッチセンサ３の出力
信号Ｖaと基準信号源１７の信号ＶHを比較して、信号Ｖ
aが信号ＶHより大きい時にＬＯＷレベルの信号を出力
し、また、第２の比較器１６において、タッチセンサ３
の出力信号Ｖaと基準信号源１８の信号ＶLと比較して、
信号Ｖaが信号ＶLより小さい時にＬＯＷレベルの信号を
出力するようになっており、第１、第２の比較器１５、
１６により得られた信号ＶC1、ＶC2のうち、少なくとも
何れかの信号がＬＯＷレベルの信号を出力した時の信号
をＡＮＤゲート回路１９により、論理積０となる異常信
号すなわち故障（断線）の信号に変換するものである。
さらに、ロボットコントローラ４のうち、信号処理回路
１３の後段に以下のものが設けられている。２１は信号
処理回路１３における故障（断線）の信号を入力するパ
ソコンのＣＰＵ、２２はパソコンのＣＰＵ２１に接続さ
れ後述するリレーを駆動するＩＯボード、２３はサーボ
アンプ６の電源であるパワー部７を遮断するリレーであ
る。次に、動作について説明する。まず、図に示すタッ
チセンサ３の出力電圧がホイートストンブリッジ回路１
１で分圧され、信号処理回路１３において、増幅器１４
で増幅された出力電圧信号Ｖaがウィンドウコンパレー
タ２０内で予め設定された電圧のしきい値内（ＶL＜Ｖa
＜ＶH ）に入っていると、ウィンドウコンパレータ２０
の出力は論理積１となって正常と判断される。次にロボ
ットコントローラ４はパソコンのＣＰＵ２１を用いてＤ
／Ａボード５にて指令電圧を出力し、サーボモータ２を
介してロボット１が動作する。これとは逆に、ホイート
ストンブリッジ回路１１を介し、タッチセンサ３の増幅
された出力電圧信号Ｖaがウィンドウコンパレータ２０
内でしきい値外（ＶL＞Ｖa、ＶH＜Ｖa ）になると、ウ
ィンドウコンパレータ２０の出力は論理積０となって異
常と判断される。ロボットコントローラ４は、この異常
時の故障断線信号をパソコンのＣＰＵ２１に入力し、Ｃ
ＰＵ２１を用いてＩＯボード２２でリレー２３を開路
（駆動）し、サーボアンプ６のパワー部７を遮断する
と、ロボット１が停止する。以下、タッチセンサ等の故
障断線時における信号処理回路出力後の出力電圧特性を
図３〜図５に示す。図３は、固定抵抗Ｒ1、Ｒ2が断線し
た場合、固定抵抗Ｒ 1とタッチセンサＲ4が断線した場
合、固定抵抗Ｒ2、Ｒ3が断線した場合、固定抵抗Ｒ3、
タッチセンサＲ4が断線した場合、定電圧源の配線が断
線した場合、あるいは出力端子ａｂが断線した場合のい
ずれかの故障時の出力電圧特性を示す図である。これよ
り、断線故障時に、最大負荷時よりも出力電圧の小さい
０Ｖとなるため故障したと判断可能である。また、図４
は、固定抵抗Ｒ2が断線した場合あるいはタッチセンサ
Ｒ4が断線した場合のいずれかの故障時の出力電圧特性
を示す図である。これより、断線故障時に、非接触時よ
りも出力電圧が上昇するため故障したと判断可能であ
る。図５は、固定抵抗Ｒ1が断線した場合、あるいは固
定抵抗Ｒ3が断線した場合のいずれかの故障時の出力電
圧特性を示す図であって、故障時に、出力電圧が負の値
を示すので故障したと判断可能である。したがって、ホ
イートストンブリッジ回路によりタッチセンサの可変抵
抗と固定抵抗とでタッチセンサの出力電圧を分圧し、フ
ェールセーフなコンパレータを有する信号処理回路を用
いて、ロボットに負荷がかかり且つタッチセンサ等に断
線故障が生じたときに、ロボットの接触状況を検出する
タッチセンサの出力から無負荷と判断することなく、安
全側故障と判断させることができる。
いて説明する。図１は本発明の実施例を示すロボット駆
動装置の安全保護装置であって、（ａ）はそのブロック
図、（ｂ）は信号処理回路のブロック図である。図２は
本発明に使用したタッチセンサの負荷−出力電圧特性を
示す図である。なお、従来と同じ構成要素については、
同じ符号を付してその説明を省略する。以下、本発明が
従来と異なる点について説明する。図において、３はロ
ボット１のアーム１ａの外表面にが取り付けられた負荷
状況に応じて抵抗値が単調減少するタッチセンサ（可変
抵抗：Ｒ4）で、その特性を図２に示す。８〜１０は固
定抵抗（Ｒ1〜Ｒ3）で、タッチセンサ３の可変抵抗Ｒ4
並びに固定抵抗Ｒ1〜Ｒ3からなる合計４つの抵抗でホイ
ートストンブリッジ回路１１を構成する。１２は該回路
１１の定電圧源である。このようなホイートストンブリ
ッジ回路１１において、固定抵抗８、９、１０の抵抗値
を調整することにより、出力端子ａｂ間の電圧Ｖabから
ロボット1と人間Mその他の物体との接触状況から負荷を
計測するようになっている。出力電圧Ｖabは、定電圧源
の電圧をＶccとして以下の式で表せる。Ｖab = ［（Ｒ
2Ｒ4―Ｒ1Ｒ3）／（Ｒ1＋Ｒ4）（Ｒ2＋Ｒ3）］Ｖccま
た、１３はホイートストンブリッジ回路１１の出力端子
ａｂに並列に設けられると共にタッチセンサ３からの出
力信号を処理する信号処理回路であり、信号処理回路１
３は、図１（ｂ）に示すように、タッチセンサ３の出力
信号を増幅する増幅器１４と、この増幅器１４の後段に
設けられた第１の比較器１５並びに第２の比較器１６と
ＡＮＤゲート回路１９とを組み合わせてなるウィンドウ
コンパレータ２０とで構成されている。ここで、ウィン
ドウコンパレータ２０はフェールセーフが保証されたも
のであり、しきい値電圧となるタッチセンサからの出力
電圧の上限値を示す基準信号源１７と、しきい値電圧と
なるタッチセンサからの出力電圧の下限値を示す基準信
号源１８が接続されている。この第１の比較器１５にお
いて、増幅器１４により増幅したタッチセンサ３の出力
信号Ｖaと基準信号源１７の信号ＶHを比較して、信号Ｖ
aが信号ＶHより大きい時にＬＯＷレベルの信号を出力
し、また、第２の比較器１６において、タッチセンサ３
の出力信号Ｖaと基準信号源１８の信号ＶLと比較して、
信号Ｖaが信号ＶLより小さい時にＬＯＷレベルの信号を
出力するようになっており、第１、第２の比較器１５、
１６により得られた信号ＶC1、ＶC2のうち、少なくとも
何れかの信号がＬＯＷレベルの信号を出力した時の信号
をＡＮＤゲート回路１９により、論理積０となる異常信
号すなわち故障（断線）の信号に変換するものである。
さらに、ロボットコントローラ４のうち、信号処理回路
１３の後段に以下のものが設けられている。２１は信号
処理回路１３における故障（断線）の信号を入力するパ
ソコンのＣＰＵ、２２はパソコンのＣＰＵ２１に接続さ
れ後述するリレーを駆動するＩＯボード、２３はサーボ
アンプ６の電源であるパワー部７を遮断するリレーであ
る。次に、動作について説明する。まず、図に示すタッ
チセンサ３の出力電圧がホイートストンブリッジ回路１
１で分圧され、信号処理回路１３において、増幅器１４
で増幅された出力電圧信号Ｖaがウィンドウコンパレー
タ２０内で予め設定された電圧のしきい値内（ＶL＜Ｖa
＜ＶH ）に入っていると、ウィンドウコンパレータ２０
の出力は論理積１となって正常と判断される。次にロボ
ットコントローラ４はパソコンのＣＰＵ２１を用いてＤ
／Ａボード５にて指令電圧を出力し、サーボモータ２を
介してロボット１が動作する。これとは逆に、ホイート
ストンブリッジ回路１１を介し、タッチセンサ３の増幅
された出力電圧信号Ｖaがウィンドウコンパレータ２０
内でしきい値外（ＶL＞Ｖa、ＶH＜Ｖa ）になると、ウ
ィンドウコンパレータ２０の出力は論理積０となって異
常と判断される。ロボットコントローラ４は、この異常
時の故障断線信号をパソコンのＣＰＵ２１に入力し、Ｃ
ＰＵ２１を用いてＩＯボード２２でリレー２３を開路
（駆動）し、サーボアンプ６のパワー部７を遮断する
と、ロボット１が停止する。以下、タッチセンサ等の故
障断線時における信号処理回路出力後の出力電圧特性を
図３〜図５に示す。図３は、固定抵抗Ｒ1、Ｒ2が断線し
た場合、固定抵抗Ｒ 1とタッチセンサＲ4が断線した場
合、固定抵抗Ｒ2、Ｒ3が断線した場合、固定抵抗Ｒ3、
タッチセンサＲ4が断線した場合、定電圧源の配線が断
線した場合、あるいは出力端子ａｂが断線した場合のい
ずれかの故障時の出力電圧特性を示す図である。これよ
り、断線故障時に、最大負荷時よりも出力電圧の小さい
０Ｖとなるため故障したと判断可能である。また、図４
は、固定抵抗Ｒ2が断線した場合あるいはタッチセンサ
Ｒ4が断線した場合のいずれかの故障時の出力電圧特性
を示す図である。これより、断線故障時に、非接触時よ
りも出力電圧が上昇するため故障したと判断可能であ
る。図５は、固定抵抗Ｒ1が断線した場合、あるいは固
定抵抗Ｒ3が断線した場合のいずれかの故障時の出力電
圧特性を示す図であって、故障時に、出力電圧が負の値
を示すので故障したと判断可能である。したがって、ホ
イートストンブリッジ回路によりタッチセンサの可変抵
抗と固定抵抗とでタッチセンサの出力電圧を分圧し、フ
ェールセーフなコンパレータを有する信号処理回路を用
いて、ロボットに負荷がかかり且つタッチセンサ等に断
線故障が生じたときに、ロボットの接触状況を検出する
タッチセンサの出力から無負荷と判断することなく、安
全側故障と判断させることができる。
【０００６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ロ
ボット駆動装置において、負荷状況に応じて出力電圧が
単調減少的に変化するタッチセンサの抵抗と固定抵抗か
らなるホイートストンブリッジ回路と、フェールセーフ
なコンパレータを有する信号処理回路を用いることで、
ロボットに人間等が接触して負荷がかかった場合であっ
て、ロボットの接触状況を検知するタッチセンサ等に断
線故障が生じたときに、ロボットの接触状況を検出する
タッチセンサの出力から無負荷と判断することなく、配
線等の断線故障時に負荷がかかっていると判断させ安全
側故障にすることができる安全保護装置を得る効果があ
る。
ボット駆動装置において、負荷状況に応じて出力電圧が
単調減少的に変化するタッチセンサの抵抗と固定抵抗か
らなるホイートストンブリッジ回路と、フェールセーフ
なコンパレータを有する信号処理回路を用いることで、
ロボットに人間等が接触して負荷がかかった場合であっ
て、ロボットの接触状況を検知するタッチセンサ等に断
線故障が生じたときに、ロボットの接触状況を検出する
タッチセンサの出力から無負荷と判断することなく、配
線等の断線故障時に負荷がかかっていると判断させ安全
側故障にすることができる安全保護装置を得る効果があ
る。
【図１】本発明の実施例を示すロボット駆動装置の安全
保護装置であって、（ａ）は安全保護装置のブロック
図、（ｂ）は（ａ）の信号処理回路のブロック図であ
る。
保護装置であって、（ａ）は安全保護装置のブロック
図、（ｂ）は（ａ）の信号処理回路のブロック図であ
る。
【図２】本発明に使用したタッチセンサの負荷−出力電
圧特性を示す図である。
圧特性を示す図である。
【図３】固定抵抗Ｒ1とＲ2、固定抵抗Ｒ1とタッチセン
サＲ4、固定抵抗Ｒ2とＲ3、固定抵抗Ｒ3とタッチセンサ
Ｒ4、電源、出力端子ａｂのうちいずれかが断線故障し
た際の出力電圧特性を示す図である。
サＲ4、固定抵抗Ｒ2とＲ3、固定抵抗Ｒ3とタッチセンサ
Ｒ4、電源、出力端子ａｂのうちいずれかが断線故障し
た際の出力電圧特性を示す図である。
【図４】固定抵抗Ｒ2またはタッチセンサＲ4の断線故障
時における出力電圧特性を示す図である。
時における出力電圧特性を示す図である。
【図５】固定抵抗Ｒ1または固定抵抗Ｒ3の断線故障時に
おける出力電圧特性を示す図である。
おける出力電圧特性を示す図である。
【図６】従来のロボット駆動装置のブロック図である。
【図７】従来例のタッチセンサの負荷―出力電圧特性を
示す図である。
示す図である。
【図８】従来例のタッチセンサの時間―出力電圧特性を
示す図である。
示す図である。
１ ロボット １ａ アーム ２ サーボモータ ３ タッチセンサ（可変抵抗：Ｒ4） ４ ロボットコントローラ ５ Ｄ／Ａボード ６ サーボアンプ ７ パワー部 ８、９、１０ 固定抵抗（Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3） １１ ホイートストンブリッジ回路 １２ 定電圧源 １３ 信号処理回路 １４ 増幅器 １５ 第１の比較器 １６ 第２の比較器 １７ 基準信号源 １８ 基準信号源 １９ ＡＮＤゲート回路 ２０ ウィンドウコンパレータ ２１ ＣＰＵ ２２ ＩＯボード ２３ リレー
フロントページの続き (72)発明者 松熊 研司 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 (72)発明者 河野 寿之 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 Ｆターム(参考） 3F059 BA03 CA05 CA07 DC01 FB29 FC09 GA00 5H209 AA07 BB08 CC01 DD02 EE03 FF08 GG02 GG04 HH04 JJ07 5H215 BB11 CC01 CX05 GG02 JJ02 9A001 HH19 HH34 JJ49 KK32 LL05
Claims (1)
- 【請求項１】ロボットコントローラに内蔵されたＤ／Ａ
ボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、この
サーボアンプから出力された電流指令により駆動される
サーボモータと、このサーボモータを駆動源とするロボ
ットとを備えたロボット駆動装置において、前記ロボッ
トのアームの外表面に設けられると共に、前記ロボット
が人間と接触したときの負荷の大きさに応じてその検出
された抵抗値が単調減少するタッチセンサと、前記タッ
チセンサの抵抗と固定抵抗３個とで平衡するようにブリ
ッジ接続されたホイートストンブリッジ回路と、前記ホ
イートストンブリッジ回路の出力端子に並列接続される
と共に、前記ホイートストンブリッジ回路の検出抵抗に
より変化する出力電圧が入力される第1の比較器および
第2の比較器と、前記二つの比較器に設けられると共に
予め設定された上限値と下限値を有する２組の異なるし
きい値電圧を有する基準信号源と、前記第1および第2の
比較器の入力電圧が前記両しきい値を超えた時に前記ホ
イートストンブリッジ回路における断線故障の信号を出
力するＡＮＤゲート回路と、 前記ＡＮＤゲート回路により出力した信号を読み込み、
ＣＰＵを介して指令を出すように接続されたＩＯボード
と、 前記ＩＯボードに、前記第1および第2の比較器に入力さ
れた電圧信号レベルにより前記サーボモータの電源を切
るための指令を発するように接続されたリレーとを備
え、 前記第1および第2の比較器に入力された電圧信号レベル
を用いて前記ロボットを安全側に動作させるようにした
ことを特徴とするロボット駆動装置の安全保護装置。
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|---|---|---|---|
| JP00803599A JP3652904B2 (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | ロボット駆動装置の安全保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=11682095
Family Applications (1)
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009515309A (ja) * | 2005-11-11 | 2009-04-09 | ピルツ ゲーエムベーハー アンド コー．カーゲー | 電気負荷のフェールセーフ切断のための安全スイッチング装置 |
| JP2017159432A (ja) * | 2016-03-11 | 2017-09-14 | ファナック株式会社 | ロボットシステム |
| JP2018149673A (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | Idec株式会社 | 非接触センサ装置および当該非接触センサ装置を備えた機械 |
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-
1999
- 1999-01-14 JP JP00803599A patent/JP3652904B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2009515309A (ja) * | 2005-11-11 | 2009-04-09 | ピルツ ゲーエムベーハー アンド コー．カーゲー | 電気負荷のフェールセーフ切断のための安全スイッチング装置 |
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