JP2015024467A - ロボット及びロボットの緊急停止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】予期せぬ要因で作業台から離れた場合等に安全に緊急停止させることが可能なロボット及びロボットの緊急停止方法等の提供。
【解決手段】ロボットは、ロボットの動力源と、動力源への電源供給を遮断するスイッチ部２０を含む。スイッチ部２０は、作業時に作業台１００を向いて配置されるロボットの正面側に設けられる。スイッチ部２０は、ロボットと作業台１００との距離が所定距離よりも離れたことを検出した場合に、動力源への電源供給を遮断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロボット及びロボットの緊急停止方法等に関する。

産業用ロボットは多くの生産現場において活躍している。このような生産現場では、離隔の原則に従い、防護柵などによってロボットと人間とを物理的に離隔して安全を確保している。

しかしながら、例えばロボットへの教示作業中などにおいてはロボットと人間とを離隔することはできず、ロボットのアーム等が人間に接触するなどして安全性が損なわれる可能性がある。或いは、ロボットの意図しない動作（暴走等）によって安全性が低下する場合もある。また暴走によるロボット自体の破損についても防止したいという要望がある。このような場合に対処するために、ロボットにはいわゆる緊急停止スイッチが備わっている。このような緊急停止スイッチに関する従来技術としては例えば特許文献１、２に開示される技術がある。また充電中の移動型ロボットの予期しない動きによる不具合を解消する従来技術としては特許文献３に開示される技術がある。

特開２０１１−６２７９４号公報 特開２００８−４９４６２号公報 特開２００９−１４０８０号公報

これまでの産業用ロボットは、作業現場に固設されてそこから移動しないことを前提とするロボットが殆どであった。一方、近年、人間と共存して作業を行う移動可能な産業用ロボットも脚光を浴びている。このようなロボットが例えば作業台において作業を行っている際に、予期せぬ要因でロボットが作業位置からずれてしまうおそれがある。このような場合には、例えばロボット本体に設けられた緊急停止スイッチではロボットを正常に緊急停止することができず、安全面の上で望ましくない。

本発明の幾つかの態様によれば、予期せぬ要因で作業台から離れた場合等に安全に緊急停止させることが可能なロボット及びロボットの緊急停止方法等を提供できる。

本発明の一態様は、ロボットの動力源と、前記動力源への電源供給を遮断するスイッチ部と、を含み、前記スイッチ部は、作業時に作業台を向いて配置されるロボットの正面側に設けられ、前記スイッチ部は、前記ロボットと前記作業台との距離が所定距離よりも離れたことを検出した場合に、前記動力源への電源供給を遮断するロボットに関係する。

本発明の一態様によれば、作業時に作業台を向いて配置されるロボットの正面側にスイッチ部が設けられる。そしてロボットと作業台との距離が所定距離よりも離れたことが検出されると、スイッチ部により動力源への電源供給が遮断される。このようにすれば、通常動作時に作業台の方を向いて作業を行っているロボットが、予期せぬ要因で作業台から離れた場合に、これを異常状態として検出して、動力源への電源供給を遮断し、ロボットを安全に緊急停止することなどが可能になる。

また本発明の一態様では、前記スイッチ部は、一端が前記作業台に取り付けられる接続部材の他端が挿入される挿入口を有し、前記スイッチ部は、前記接続部材の他端が前記挿入口から引き抜かれた場合に、前記動力源への電源供給を遮断してもよい。

このようにすれば、例えばロボットの通常動作時には、接続部材の他端をスイッチ部の挿入部に挿入するだけで済む。そして、ロボットと作業台との距離が所定距離よりも離れることで接続部材の他端が挿入口から引き抜かれると、動力源への電源供給が遮断される。これによりロボットを緊急停止することができる。従って、ロボットの設置作業や安全機能の設定作業を簡素化しながらロボットの緊急停止等を実現できるようになる。

また本発明の一態様では、前記接続部材は、前記挿入口に挿入される挿入部と、一端が前記挿入部に取り付けられ、他端が前記作業台に取り付けられるワイヤー部とを有し、前記スイッチ部は、前記挿入部が引き抜かれた場合に、前記動力源への電源供給を遮断してもよい。

このように挿入部とワイヤー部で構成される接続部材を用いれば、例えばワイヤー部の弛み等を利用してロボットの設置位置の微調整などが可能になる。

また本発明の一態様では、基台と、前記基台により回転可能に支持される胴体部と、を含み、前記挿入口は、前記胴体部の正面側に設けられてもよい。

このように、接続部材の他端が挿入される挿入口を、ロボットの胴体部の正面側に設ければ、ロボットの異常状態を確実に検出できるようになると共に、ロボットの安全機能の設定作業の簡素化等も図れるようになる。

また本発明の一態様では、前記胴体部に設けられた１又は複数のアームを含み、前記接続部材は、前記挿入口に挿入された状態において前記アームの可動範囲外にあってもよい。

このようにすれば、例えばアームが接続部材に接触して、ロボットの破損や動作異常等の問題が生じてしまうのを抑制できるようになる。

また本発明の一態様では、ロボットを緊急停止させるための第２のスイッチ部を含み、前記スイッチ部及び前記第２のスイッチ部の少なくとも一方により、前記動力源への電源供給が遮断されてもよい。

このようにすればロボットが作業台から離れる異常状態が発生した場合には、スイッチ部により動力源への電源供給を遮断し、それ以外の異常状態が発生した場合にも、第２のスイッチ部の操作により、動力源への電源供給を遮断できるようになる。

また本発明の一態様では、前記第２のスイッチ部はロボットの背面側に設けられてもよい。

このように第２のスイッチ部をロボットの背面側に設ければ、アーム等の接触を避けながら、第２のスイッチ部の操作によりロボットの動力源への電源供給を確実に遮断できるようになる。

また本発明の一態様では、前記スイッチ部の第１のスイッチと、前記第２のスイッチ部の第２のスイッチとが直列に設けられ、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの少なくとも一方がオフすることで、前記動力源への電源供給が遮断されてもよい。

このようにすれば、予期せぬ要因でロボットが作業台から離れた場合には、スイッチ部の第１のスイッチにより動力源への電源供給を遮断し、操作者により第２のスイッチ部が操作された場合には、第２のスイッチにより動力源への電源供給を遮断できるようになる。

また本発明の一態様では、ロボットを制御するロボット制御部を含み、前記スイッチ部は、前記ロボットと前記作業台との距離が所定距離よりも離れたことを検出した場合に、前記動力源及び前記ロボット制御部への電源供給を遮断してもよい。

このようにすれば、予期せぬ要因でロボットが作業台から離れた場合に、ロボット制御部への電源供給を遮断できるようになる。

また本発明の他の態様は、ロボットの緊急停止方法であって、作業時に作業台を向いて配置されるロボットの正面側に設けられるスイッチ部が、前記ロボットと前記作業台との距離が所定距離よりも離れたことを検出することにより、ロボットの動力源への電源供給を遮断する緊急停止方法に関係する。

本実施形態のロボットの構成例を示すブロック図。 図２（Ａ）、図２（Ｂ）は本実施形態の緊急停止手法の説明図。 ロボットの背面側に第２のスイッチ部を設ける手法の説明図。 アームの可動範囲と接続部材との位置関係の説明図。 スイッチ部の第１の構成例及びその動作説明図。 スイッチ部の第１の構成例及びその動作説明図。 スイッチ部の第１の構成例及びその動作説明図。 図８（Ａ）、図８（Ｂ）はスイッチ部の第２の構成例及びその動作説明図。 図９（Ａ）〜図９（Ｃ）もスイッチ部の第２の構成例及びその動作説明図。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

１．構成
図１は本実施形態のロボットの構成例を示すブロック図である。本実施形態のロボットは、スイッチ部２０、ロボット制御部４０、動力源５０、可動機構５２を含む。また電源部１０、センサー部４２を含むことができる。なお本実施形態のロボットは図１の構成には限定されず、その一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

電源部１０は電源をロボットの各部に対して供給するものであり、例えば電源回路やバッテリーなどにより構成できる。電源部１０は外部ＡＣ電源に基づいてロボットの各部に対して電源を供給してもよい。例電源部１０はバッテリーや外部ＡＣ電源に基づいて例えば直流電源を供給する。

スイッチ部２０はロボットを緊急停止させるためのスイッチ動作を行うものである。例えばロボットの通常動作時（通常運転時）には、電源部１０からの電源（電源電圧）を動力源５０に供給する。また電源部１０からの電源をロボット制御部４０に供給する。一方、緊急停止時には、動力源５０やロボット制御部４０への電源供給を遮断する。即ち電源部１０からの電源（電源電圧）が動力源５０やロボット制御部４０に供給されないようにする。なおスイッチ部２０の詳細については後述する。

ロボット制御部４０はロボットの制御処理を行うものである。ロボット制御部４０は、各種のプロセッサー（ＣＰＵ等）又はＡＳＩＣなどのハードウエアー回路や、プロセッサー等において動作するプログラムなどにより実現できる。センサー部４２は、ロボットの制御のための各種のセンシングを行うものである。センサー部４２は、力制御を行うための力覚センサーや、ビジュアルサーボのための視角センサー（カメラ）や、関節角検出センサー（ロータリーエンコーダー）や、姿勢検出センサー（ジャイロセンサー、加速度センサー、傾斜計）などにより実現できる。

例えばロボット制御部４０は、センサー部４２からのセンシング情報に基づいて動力源５０のモーター等を制御して、ロボットのアーム等の動作を制御する。センサー部４２の力覚センサーを用いる場合には、ロボット制御部４０は、力覚センサーからの力覚センサー値に基づいて、力制御（インピーダンス制御、コンプライアンス制御）を行って、動力源５０のモーターを駆動し、可動機構５２のアーム等を動かすフィードバック制御を行う。センサー部４２の視角センサーを用いる場合には、ロボット制御部４０は、視角センサーから得られる撮像画像とリファレンス画像を用いたビジュアルサーボ制御を行って、動力源５０のモーターを駆動し、可動機構５２のアーム等を動かす制御を行う。

動力源５０は、ロボットを動かすための動力を発生するものであり、例えばモーター（サーボモーター、ステッピングモーター、リニアモーター）、油圧シリンダー、又は空気圧シリンダー等により実現できる。例えば動力源５０は、電源部１０からの電源による電気エネルギーを、ロボットを動かすための運動エネルギーに変換する。モーター等の動力源５０と減速機等の動力伝達機構により、アーム等のロボットの可動機構５２を駆動するアクチュエーターが実現される。

可動機構５２は、ロボットの可動部分を構成する機械機構であり、例えばロボットのアーム、エンドエフェクター、又はロボットの移動機構などである。アームはリンクと関節（ジョイント）により構成される。エンドエフェクターは、ロボットが作業対象に対して直接働きかける機能を有する部分であり、ハンド（把持部）や、手先に取り付けられるナット締め具等の各種ツールなどである。ロボットの移動機構は、ロボットを移動させるための機構であり、車輪機構や歩行機構などである。

２．緊急停止手法
次に本実施形態の緊急停止手法について詳細に説明する。例えば従来の通常の産業用ロボットは、離隔の原則により、ロボットと人間とは物理的に隔離されている。また、ロボットは、アンカーなどで固定され、通常、動く（移動する）ことはない。

一方、近年、人間と共存して作業を行う移動可能な小型の産業用ロボットが脚光を浴びている。このようなロボットは、基本的に、作業台上に載せたり、簡易な固定方法で固定されているだけである。或いは、台車に載せられて、使用時にはレベルフットなどの簡易な方法で固定される。

従って、ロボットが、例えば想定以上の重量のワークを持ち上げたり、意図しない動作をしたりして、設置された作業位置からずれてしまう可能性がある。或いは、最悪の場合（例えば地震等の発生）には、ロボットが転倒してしまうことも考えられる。

このようなロボットの異常な動作からの人間の安全性確保や、ロボット自体の破損を防止するために、ロボットの緊急停止スイッチが必要になる。そして多くの場合、緊急停止スイッチはロボット本体に設けられており、人間がその緊急停止スイッチを直接に操作する必要がある。つまり、異常状態にあるロボットに人間が近づく必要があり、安全性を十分に確保できないという課題がある。

このような課題を解決するために、本実施形態では、ロボットが所定の場所から意図しない理由により移動した場合や、ロボットが転倒した場合などに、人間の操作を必要とすることなく緊急停止スイッチを動作させて、ロボットを緊急停止させる手法を採用している。例えば、ロボット本体に設けられた緊急停止スイッチと、ロボットの作業台（広義には固定物）の間を所定の長さの接続部材（ワイヤー、コード）で接続する。そして意図しない移動や転倒などでロボットと作業台との相対位置が変化した場合に、プル式の緊急停止スイッチを作動させて、ロボットを緊急停止させる。例えば、緊急停止スイッチである図１のスイッチ部２０が、動力源５０やロボット制御部４０への電源供給を遮断して、ロボットを緊急停止させる。こうすることで、ロボットの意図しない移動や転倒などの異常状態が生じた場合に、人間の操作を必要とすることなくロボットを緊急停止させて、安全性の向上等を図れるようになる。

図２（Ａ）、図２（Ｂ）は本実施形態の緊急停止手法の説明図である。

図２（Ａ）に示すロボットは、基台６０と胴体部７０を有する。また頭部７６を有する。図２（Ａ）は、双腕型のロボットの例であり、アーム８０、９０を有する。アーム８０、９０の先端（エンドポイント）には、ハンド等のエンドエフェクター８２、９２が設けられている。ロボットは、これらのエンドエフェクター８２、９２を用いて、作業台１００に配置されたワーク等に対する作業を行う。

胴体部７０は、基台６０に対して回転可能（回転自在）に支持される。具体的には、胴体部７０は、基台６０との間に設けられたジョイント７２により、例えば垂直方向に沿った回転軸回りに回転可能になっている。例えばモーター等によって胴体部７０は基台６０に対して回転する。

基台６０には、車輪機構等の移動機構６２が設けられており、作業現場において移動可能になっている。図２（Ａ）では、ロボットを、移動機構６２により作業位置に移動して、その作業位置から移動しないように、レベルフットなどを用いた簡素な方法で固定している。

そして本実施形態のロボットは、図１に示すように動力源５０と、動力源５０への電源供給を遮断するスイッチ部２０を有している。動力源５０への電源供給が遮断されることでロボットは緊急停止する。そして図２（Ａ）に示すようにスイッチ部２０は、作業時に作業台１００を向いて配置されるロボットの正面側に設けられる。即ち、作業台１００がロボットの正面側に位置するような作業位置に、移動機構６２によりロボットを移動して配置する。この場合にスイッチ部２０は、作業台１００側を向くロボットの正面側に設けられている。

そしてスイッチ部２０は、図２（Ａ）に示すように、ロボットと作業台１００との距離が所定距離（所与の距離）よりも離れたことを検出した場合に、動力源５０への電源供給を遮断する。例えばスイッチ部２０は、ロボットと作業台１００との距離が離れることで緊急停止の異常状態が検出された場合に、動力源５０への電源供給を遮断してロボットを緊急停止させる。即ち、ロボットと作業台１００との相対的な距離が離れたことが検知されると、スイッチ部２０が動作して、電源部１０から動力源５０への電源供給を遮断して、ロボットを緊急停止させる。

また図１に示すようにロボットはロボット制御部４０を有している。そしてスイッチ部２０は、ロボットと作業台１００との距離が所定距離よりも離れたことを検出した場合（ロボットと作業台との距離が離れることで緊急停止の異常状態が検出された場合）に、ロボット制御部４０への電源供給も遮断する。即ち、モーター等の動力源５０のみならず、動力源５０を制御するロボット制御部４０に対する電源供給も遮断して、ロボットの制御動作を停止させる。なお、緊急停止時にロボット制御部４０への電源供給については直ぐには遮断せずに、緊急停止時のシーケンス制御をロボット制御部４０に実行させる変形実施も可能である。また、所定距離は、ロボットと作業台１００との距離が、電源供給を遮断すべき距離（緊急停止すべき距離）であると判断される距離であり、例えば接続部材２３の長さ等により規定される距離である。この所定距離は可変であってもよい。

図２（Ａ）では、スイッチ部２０（ロボット）は挿入口２２を有する。この挿入口２２には、一端が作業台１００に取り付けられる接続部材２３の他端が挿入される。例えばロボットの胴体部７０の正面側にスイッチ部２０の挿入口２２が設けられており、接続部材２３の他端はこの挿入口２２に挿入される。具体的には、前述のように、ロボットは、基台６０により回転自在に支持される胴体部７０を有しており、スイッチ部２０の挿入口２２は、胴体部７０の正面側に設けられている。

例えば、接続部材２３は、スイッチ部２０の挿入口２２に挿入される挿入部２４と、ワイヤー部２６を有する。ワイヤー部２６は、その一端が挿入部２４に取り付けられ、他端が作業台１００（固定物、作業エリア）に取り付けられる。例えば作業台１００には、ワイヤー部２６の取り付け部１０２が設けられており、ワイヤー部２６の他端（接続部材の一端）は、この取り付け部１０２に取り付けられる。取り付け部１０２は、例えばワイヤーの取り付け金具等により実現できる。

そして図２（Ｂ）に示すようにスイッチ部２０は、接続部材２３の他端が挿入口２２から引き抜かれた場合に、動力源５０への電源供給を遮断する。例えばロボットと作業台１００との距離が離れることで接続部材２３が挿入口２２から引き抜かれると、動力源５０への電源供給を遮断してロボットを緊急停止させる。接続部材２３が挿入部２４とワイヤー部２６により構成される場合には、スイッチ部２０は、挿入部２４が挿入口２２から引き抜かれた場合に、動力源５０への電源供給を遮断する。そしてロボットを緊急停止させる。例えばスイッチ部２０にはプル式のスイッチが設けられており、挿入口２２から接続部材２３の他端（挿入部）が引き抜かれると、このプル式のスイッチがオフする。これにより、電源部１０から動力源５０（ロボット制御部）への電源供給ラインが切断されて、ロボットが緊急停止する。

なお図２（Ａ）、図２（Ｂ）では、挿入部２４とワイヤー部２６により接続部材２３が構成され、挿入部２４が挿入口２２から引き抜かれた場合にロボットを緊急停止する手法について説明したが、本実施形態はこれに限定されず種々の変形実施が可能である。例えば接続部材２３として、挿入部２４とワイヤー部２６とが一体となったような部材を採用してもよい。或いはワイヤー部２６を設けずに、挿入部２４だけで接続部材２３を実現してもよい。或いは、このような接続部材２３の引き抜き検出以外の手法により、ロボットと作業台１００との距離が離れたことを検出して、ロボットを緊急停止させてもよい。或いは、接続部材２３の他端（挿入部）が挿入口２２から引き抜かれず、接続部材２３の他端が挿入口２２に挿入された状態を保ったまま、動力源５０への電源供給を遮断してもよい。つまり、接続部材２３の他端が挿入口２２の位置に固定された状態で、動力源５０への電源供給を遮断して、ロボットを緊急停止する。こうすることで、電源供給遮断のための接続部材２３を有効活用して、異常状態時のロボットの転倒についても抑止できるようになる。つまり、一端が作業台１００に取り付けられた接続部材２３が支えとなって、ロボットの転倒が抑止される。この場合には、例えば接続部材２３が引っ張られたことなどを検出してスイッチ部２０のスイッチを例えばオフにし、動力源５０への電源供給を遮断すればよい。

また本実施形態では図３に示すように、ロボットを緊急停止させるための第２のスイッチ部３０を更に設けてもよい。そしてスイッチ部２０及び第２のスイッチ部３０の少なくとも一方により、動力源５０（ロボット制御部４０）への電源供給を遮断する。そしてロボットを緊急停止させる。

例えば図２（Ｂ）に示すようにロボットの意図しない移動や転倒などでロボットと作業台１００との距離が離れた場合には、スイッチ部２０により、動力源５０（ロボット制御部）への電源供給を遮断する。

一方、操作者がロボットの緊急停止用の第２のスイッチ部３０を操作した場合にも、動力源５０（ロボット制御部）への電源供給を遮断する。図３では、第２のスイッチ部３０は、プッシュ型のスイッチになっており、操作者である人間が第２のスイッチ部３０を押すことで、ロボットを緊急停止させることができる。

ここで、スイッチ部２０はロボットの正面側に設けられ、第２のスイッチ部３０はロボットの背面側に設けられている。例えばスイッチ部２０は胴体部７０の正面側に設けられ、第２のスイッチ部３０は胴体部７０の背面側（背中側）に設けられている。このように第２のスイッチ部３０をロボットの背面側に設ければ、ロボットが異常状態になった場合に、操作者は、アーム８０、９０の動きを気にせずに、ロボットを緊急停止させることができる。

即ち、第２のスイッチ部３０がロボットの正面側に設けられていると、異常状態になったロボットのアーム８０、９０等が操作者に接触して安全性が損なわれる問題がある。この点、第２のスイッチ部３０をロボットの背面側に設ければ、このような問題の発生を抑制できる。一方、スイッチ部２０については、ロボットと作業台１００の距離が離れることで自動的に動作して、緊急停止が行われる。従って、操作者とアーム８０、９０等との接触の問題は生じない。そしてスイッチ部２０をロボットの正面側に設けることで、図２（Ａ）、図２（Ｂ）で説明した手法で、ロボットの意図しない移動や転倒等を簡素に検出できるという利点がある。

また本実施形態では、ロボットは、胴体部７０に設けられたアーム８０、９０（１又は複数のアーム）を有する。図４は双腕型のロボットであるため２つのアーム８０、９０を有する。なおアームの個数はこれに限定されず、１個であってもよいし、３個以上であってもよい。

この場合に本実施形態では、図４に示すように、接続部材２３が、挿入口２２に挿入された状態においてアーム８０、９０（エンドエフェクター８２、９２）の可動範囲ＲＭ（存在範囲）の外に位置するようにしている。具体的には、挿入口２２に挿入された状態での挿入部２４の突出部分が、アーム８０、９０の可動範囲ＲＭの外に位置するようにしている。例えば挿入口２２に挿入された状態での挿入部２４の突出部分が、アームの可動範囲ＲＭの外に位置する長さＬＢとなるように、挿入部２４の長さが設定されている。

即ち図２（Ａ）、図２（Ｂ）のように、接続部材２３の引き抜きを検出して、ロボットの予期しない移動や転倒等を検出する手法においては、検出処理の簡素化のために、スイッチ部２０をロボットの正面側に設けることが望ましい。

ところが、この手法では、ロボットの通常動作時（通常運転時）においては、挿入口２２に挿入された状態での接続部材２３が、ロボットの正面側に位置しており、この接続部材２３にアーム８０、９０が接触すると、ロボットの破損や動作異常等の問題が生じてしまう。例えば接続部材２３が挿入部２４とワイヤー部２６により構成される場合には、挿入部２４が、ロボットの正面の表面から突出しており、この突出部分がアーム８０、９０に接触してしまうおそれがある。

この点、本実施形態では図４に示すように、接続部材２３が、挿入口２２に挿入された状態において、アーム８０、９０の可動範囲ＲＭの外に位置するようしている。具体的には挿入部２４の突出部分が、アーム８０、９０の可動範囲ＲＭの外に位置するようにしている。例えばロボットやアーム８０、９０の構造から、可動範囲ＲＭは既知の範囲となっている。従って、この可動範囲ＲＭの内側に接続部材２３が入らないようにスイッチ部２０を配置する。例えばアーム８０、９０は、ロボットの胴体部７０の上方側に設けられているため、スイッチ部２０を、胴体部７０の下方側に配置する。例えばスイッチ部２０を、ロボットの頭部７６よりも基台６０に近い位置に配置する。また挿入部２４の突出部分の長さＬＤもなるべく短くして、通常動作時にアーム８０、９０に接触しないようにする。こうすることで、アーム８０、９０が接続部材２３（挿入部、ワイヤー部）に接触して、ロボットの破損や動作異常等が生じてしまう事態を抑制できる。

以上のように本実施形態では、作業台１００を向いて配置されるロボットの正面側にスイッチ部２０を設け、このスイッチ部２０により、ロボットが作業台１００から離れたことを検出して、ロボットを緊急停止している。従って、通常動作時に作業台１００の方を向いて作業を行っているロボットが、意図しない移動や転倒を行った場合に、この異常状態を検出して、ロボットを緊急停止することができる。従って、人間の操作が介在しなくても、図２（Ｂ）のような異常状態を自動検出してロボットを緊急停止できるため、安全性等を向上できる。

例えば前述の特許文献３のように、充電器の配線部材をロボットの背面部に取り付けて当該配線部材の引っぱり状態を検出する手法では、作業台を向いて通常動作しているロボットの意図しない移動や転倒等の異常状態を検出することはできない。これに対して、スイッチ部２０をロボットの正面側に設ける本実施形態の手法によれば、このような異常状態の検出も簡素に実現できるという利点がある。

また本実施形態では、作業台１００に一端が接続された接続部材２３の他端（挿入部）をスイッチ部２０の挿入口２２に挿入するだけで、緊急停止用の安全機能を設定できる。従って、例えばロボットの通常動作時には、接続部材２３の他端をロボットの挿入口２２に挿入するだけで、作業台１００へのロボットの設置作業や安全機能の設定作業を完了できるため、ロボットの設置作業や安全機能の設定作業を簡素化できる。

そして本実施形態では、ロボットの意図しない移動や転倒等の異常状態によりロボットが作業台１００から離れると、接続部材２３の他端がロボットの挿入口２２から引き抜かれ、これをスイッチ部２０が検出することで、当該異常状態を検出できる。従って、ロボットの意図しない移動や転倒等の異常状態を、簡素な検出機構で確実に検出することが可能になる。即ち、ロボットが作業台１００から離れれば、接続部材２３の他端は挿入口２２から確実に引き抜かれるため、異常状態を安全且つ確実に検出できる。また、異常状態の検出後に通常動作状態に戻す場合には、ロボットを適正な設置位置に戻して、再度、接続部材２３の他端を挿入口２２に挿入するだけで済むため、ロボットの設置作業の簡素化を図れる。

また接続部材２３を、挿入部２４とワイヤー部２６により構成すれば、ワイヤー部２６の弛みを利用して、作業台１００に対するロボットの設置位置に、ある程度の自由度を持たせることが可能になる。即ち、ワイヤー部２６の弛みを利用して、ロボットの設置位置を微調整できるようになる。

また図３のようにロボットの背面側に第２のスイッチ部３０を設ければ、図２（Ｂ）のような状態以外の異常状態が発生した場合にも、操作者の手動によりロボットを確実に緊急停止することが可能になる。

また図４に示すように、アーム８０、９０の可動範囲ＲＭの外に接続部材２３が位置するようにすれば、スイッチ部２０をロボットの正面側に設けた場合にも、アーム８０、９０が接続部材２３に接触してロボットの破損や動作異常等の不具合が生じる事態についても回避することが可能になる。特に接触部材２３を挿入部２４とワイヤー部２６により構成する手法では、ワイヤー部２６は下方向に弛むため、アーム８０、９０との接触の回避が容易であるという利点がある。

３．スイッチ部
次にスイッチ部の詳細な構成例及びその動作について説明する。図５はスイッチ部２０、３０の第１の構成例を示す図である。

図５では、スイッチ部２０はプル式のスイッチにより構成され、スイッチ部３０はプッシュ式のスイッチにより構成される。そして前述の図３に示すように、プル式のスイッチ部２０はロボットの正面側に設けられ、プッシュ式のスイッチ部３０はロボットの背面側に設けられる。

スイッチ部２０は第１のスイッチ２１（第１の接点）を有し、第２のスイッチ部３０は第２のスイッチ３１（第２の接点）を有する。これらのスイッチ２１、３１は直列に設けられる。例えばスイッチ２１、３１は電源供給ラインに直列に設けられる。即ち、電源部１０の電源供給ノードと、動力源５０（ロボット制御部）の電源入力ノードとの間に、スイッチ２１、３１が直列に接続される。なお、図５では、スイッチ３１が電源部１０の電源供給ノード側に設けられ、スイッチ２１が動力源５０の電源入力ノード側に設けられているが、これとは逆の接続であってもよい。即ち、スイッチ２１を電源供給ノード側に設け、スイッチ３１を電源入力ノード側に設けてもよい。

そして本実施形態では、スイッチ２１、３１の少なくとも一方がオフすることで、動力源５０への電源供給が遮断される。そしてロボットが緊急停止する。

例えば図５では、接続部材２３の挿入部２４はスイッチ部２０の挿入口２２に挿入されており、挿入部２４は金属等の導電体で形成されているため、スイッチ２１はオンになる。またスイッチ部３０のスイッチ３１もオンになっている。従って、直列接続されたスイッチ２１、３１が両方ともオンになっているため、電源部１０からの電源は動力源５０に適正に供給されて、ロボットの通常動作が可能になる。

一方、図６では、異常状態によりロボットが作業台１００から離れることで、接続部材２３の挿入部２４が、スイッチ部２０の挿入口２２から引き抜かれている。このように引き抜かれることで、スイッチ２１の接点に導電体の挿入部２４がなくなることで、スイッチ２１がオフになる。そしてスイッチ２１がオフになると、電源部１０から動力源５０への電源供給が遮断される。

また図７では、プッシュ式のスイッチ部３０のノブ部３２を作業者が押している。すると、スイッチ３１がオフになり、スイッチ部３０はこの状態でロック状態になる。そしてスイッチ３１がオフになると、電源部１０から動力源５０への電源供給が遮断される。

このように図５〜図７では、スイッチ部２０、３０のスイッチ２１、３１のいずれか一方がオフになることで、動力源５０への電源供給が遮断されるようになる。従って、図２（Ｂ）のようなロボットの意図しない移動や転倒等の異常状態時に、ロボットを緊急停止できると共に、図３において作業者がスイッチ部３０を押すことによっても、ロボットを緊急停止できるようになる。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）はスイッチ部２０の第２の構成例を示す図である。図８（Ａ）、図８（Ｂ）では、接続部材２３は、鍵型の挿入部２４と、ワイヤー部２６により構成される。またスイッチ部２０には、端子１６、５６が設けられており、端子１６には、電源部１０からの電源ライン１４が接続され、端子５６には動力源５０（ロボット制御部）への電源ライン５４が接続されている。

そして、ロボットの通常動作時には、図８（Ａ）に示すように、鍵型の挿入部２４が、スイッチ部２０の挿入口２２に挿入される。このように挿入口２２に挿入部２４が挿入されると、端子１６と端子５６との間が電気的に導通状態になり、電源部１０からの電源ライン１４と動力源５０への電源ライン５４とが電気的に接続される。従って、ロボットの通常動作時に動力源５０に電源を供給して、ロボットを適正に動作させることができる。

一方、図２（Ｂ）のような異常状態が発生してロボットが作業台１００から離れると、図８（Ｂ）に示すように、鍵型の挿入部２４がスイッチ部２０の挿入口２２から引き抜かれる。このように挿入部２４が挿入口２２から引き抜かれると、端子１６と端子５６との間が電気的に非導通状態になり、電源部１０からの電源ライン１４と動力源５０への電源ライン５４とが電気的に遮断される。従って、ロボットの異常状態時に動力源５０への電源供給を遮断できるようになる。

図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、第２の構成例のスイッチ部２０の内部構造の例を示す図である。

図９（Ａ）では、挿入部２４が挿入口２２に挿入されており、回転体２７が右回りに回転した状態になっている。このとき、バネ２９により棒状部材２８が上方向に付勢されており、スイッチ２１−１、２１−２はオンになる。これらのスイッチ２１−１、２１−２は、図８（Ａ）の端子１６、５６の間に直接接続されるスイッチである。このように、スイッチ２１−１、２１−２がオンになることで、端子１６と端子５６とは電気的に導通状態になり、電源部１０からの電源は、電源ライン１４、端子１６、端子５６、電源ライン５４を介して動力源５０に供給されるようになる。なお、スイッチ２１−１、２１−２というように接点となるスイッチを２つ設けることで、緊急停止についての信頼性を向上できるようになる。

一方、図９（Ｂ）では、挿入部２４が挿入口２２から引き抜かれており、回転体２７が左回りに回転した状態になっている。この回転体２７の回転により、棒状部材２８が下方向に移動し、これによりスイッチ２１−１、２１−２がオフになる。そしてスイッチ２１−１、２１−２がオフになることで、端子１６と端子５６とは電気的に非導通状態になる。これにより、電源部１０から動力源５０への電源供給が遮断され、ロボットが緊急停止するようになる。

そして本実施形態では、図９（Ｃ）に示すように、このような構造のスイッチ部２０をロボットの正面側に組み込んでいる。例えばロボットの胴体部７０の下方側の位置にスイッチ部２０を配置する。そして例えば図８（Ａ）、図８（Ｂ）の挿入口２２が、ロボットの正面側の表面に露出するようにスイッチ部２０をロボットに組み込む。こうすることで、コンパクトな構造のプル式のスイッチ部２０をロボットに組み込んで、図２（Ａ）、図２（Ｂ）で説明した本実施形態の緊急停止手法を簡素に実現することが可能になる。即ち、図９（Ａ）、図９（Ｂ）のスイッチ部２０はコンパクトな構造であり、挿入部２４の長さも短くできる。従って、図４で説明したようなアーム８０、９０の可動範囲ＲＭの内側に接続部材２３が入らないようにする手法の実現も容易になる。またスイッチ部２０が小型であることから、ロボットの内部に組み込んでも、他の機械機構の設置スペースの邪魔にならないという利点もある。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態の実施例及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。またロボットの構成・動作、緊急停止手法、スイッチ制御手法、電源供給手法等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

ＲＭ 可動範囲、１０ 電源部、１４ 電源ライン、１６ 端子、
２０ スイッチ部、２１、２１−１、２１−２ 第１のスイッチ、
２２ 挿入口、２３ 接続部材、２４ 挿入部、２６ ワイヤー部、
２７ 回転体、２８ 棒状部材、２９ バネ、３０ 第２のスイッチ部、
３１ 第２のスイッチ、３２ ノブ部、４０ ロボット制御部、
５０ 動力源、５２ 可動機構、５４ 電源ライン、５６ 端子、
６０ 基台、６２ 移動機構、７０ 胴体部、７２ ジョイント、７６ 頭部、
８０、９０ アーム、８２、９２ エンドエフェクター、
１００ 作業台、１０２ 取り付け部

Claims (10)

1. ロボットの動力源と、
   前記動力源への電源供給を遮断するスイッチ部と、
   を含み、
   前記スイッチ部は、作業時に作業台を向いて配置されるロボットの正面側に設けられ、
   前記スイッチ部は、
   前記ロボットと前記作業台との距離が所定距離よりも離れたことを検出した場合に、前記動力源への電源供給を遮断することを特徴とするロボット。
2. 請求項１において、
   前記スイッチ部は、
   一端が前記作業台に取り付けられる接続部材の他端が挿入される挿入口を有し、
   前記スイッチ部は、
   前記接続部材の他端が前記挿入口から引き抜かれた場合に、前記動力源への電源供給を遮断することを特徴とするロボット。
3. 請求項２において、
   前記接続部材は、
   前記挿入口に挿入される挿入部と、
   一端が前記挿入部に取り付けられ、他端が前記作業台に取り付けられるワイヤー部とを有し、
   前記スイッチ部は、
   前記挿入口から前記挿入部が引き抜かれた場合に、前記動力源への電源供給を遮断することを特徴とするロボット。
4. 請求項２又は３において、
   基台と、
   前記基台により回転可能に支持される胴体部と、
   を含み、
   前記挿入口は、前記胴体部の正面側に設けられることを特徴とするロボット。
5. 請求項４において、
   前記胴体部に設けられた１又は複数のアームを含み、
   前記接続部材は、前記挿入口に挿入された状態において前記アームの可動範囲外にあることを特徴とするロボット。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   ロボットを緊急停止させるための第２のスイッチ部を含み、
   前記スイッチ部及び前記第２のスイッチ部の少なくとも一方により、前記動力源への電源供給が遮断されることを特徴とするロボット。
7. 請求項６において、
   前記第２のスイッチ部はロボットの背面側に設けられることを特徴とするロボット。
8. 請求項６又は７において、
   前記スイッチ部の第１のスイッチと、前記第２のスイッチ部の第２のスイッチとが直列に設けられ、
   前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの少なくとも一方がオフすることで、前記動力源への電源供給が遮断されることを特徴とするロボット。
9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、
   ロボットを制御するロボット制御部を含み、
   前記スイッチ部は、
   前記ロボットと前記作業台との距離が所定距離よりも離れたことを検出した場合に、前記動力源及び前記ロボット制御部への電源供給を遮断することを特徴とするロボット。
10. ロボットの緊急停止方法であって、
    作業時に作業台を向いて配置されるロボットの正面側に設けられるスイッチ部が、前記ロボットと前記作業台との距離が所定距離よりも離れたことを検出することにより、
    ロボットの動力源への電源供給を遮断することを特徴とするロボットの緊急停止方法。

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