JP2016007647A - ロボット操作用の作業者端末 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】作業に用いるロボットに対し動作命令を送信する作業者端末が、作業者の筋電位を検知する第1のセンサと、作業者の頭部の動きを検知する第2のセンサと、前記第1のセンサと前記第2のセンサの検知結果に基づいて、筋電位の変化と頭部の動きの組み合わせで定義される動作指示が作業者により入力されたか否かを判定する処理部と、前記動作指示が作業者により入力されたと判定された場合に、前記ロボットに対して動作命令を送信する通信部と、を有する。
【選択図】図8
Description
どに役立つ。
セル生産方式とは、作業者の作業スペースを取り囲むように、各作業工程に対応する複数の作業台を配置し、一人又は数人の作業者が作業台の間を移動しながら製品の製造を行う生産方式である。作業台の配置にはいくつかのバリエーションがあるが、最も一般的な形態は、作業台をU字型に配置する形態である。
作業台11では、作業者10aの指示(合図)に従いロボット11aが部品棚から部品をピックアップし、作業者10aに部品を手渡す(又は、所定の位置に部品を配置する)。作業者10aはワークの筐体内部に部品を組み立て、そのワークを持って作業台12へと移動する。
作業台12では、作業者10aの指示(合図)に従いロボット12aがストッカから結束バンドをピックアップし、作業者10aに結束バンドを手渡す。作業者10aはワークの筐体内部のケーブル群をまとめ、結束バンドで結束する。その後、作業者10aはワークを次の作業台13へと引き渡す。
作業台13では、作業者10bがワークを所定の位置に配置し、ネジ止めの対象となる部品やケーブルを押さえて固定した状態で、ロボット13aに指示(合図)を送る。すると、ロボット13aが電動ドライバを垂直に降下させ、ネジ止めを行う。ネジ止め個所が複数ある場合には、同じ作業を繰り返す。
作業台14では、作業者10bがネジ止め後のワークを目視検査する。本例の場合、部品の組み付け、ケーブルの結束、ネジの締結、ワーク外観の汚れ・キズなどの確認を行い、問題がなければ作業台14と作業台15の間の完成品棚へ配置する。
作業台15では、作業者10bが梱包箱を組み立て所定の位置に配置した後、ロボット15aに指示(合図)を送ると、ロボット15aが完成品棚からワークをピックアップし、梱包箱の中に設置するとともに、梱包部材を梱包箱の中に入れる。
作業台16では、作業者10aが梱包箱の上蓋片を折り曲げ固定した後、ロボット16aに指示(合図)を送ると、ロボット16aが梱包箱の上蓋をステープル止めした後、所定の搬出棚に配置する。
ロボットが設置された作業台(図1の11、12、13、15、16)の構成を説明する。図2は、作業台の構成例を模式的に示す斜視図である。
次に、作業者が使用する作業者端末の構成を説明する。本実施形態では、作業者が装着する(身につける)形態のウェアラブルな作業者端末を用いる。具体的には、作業者端末は、頭部に装着するヘッドマウント型の頭部ユニット(図3)、腕部に装着する腕部ユニット(図4)から構成される。
図3に示すように、頭部ユニット30は、ヘルメットタイプの頭部ユニット本体31と、頭部ユニット本体31の前面に取り付けられたシースルータイプのヘッドマウントディスプレイ(以下単に「シースルーディスプレイ」と呼ぶ)32とを有している。シースルータイプには、カメラの映像を映し出すことで疑似的なシースルーを実現する「ビデオシースルー」、ハーフミラー等の光学部材を用いたり透明ディスプレイを用いる方式の「光学シースルー」などがあるが、いずれの方式でもよい。なお、ディスプレイ方式ではなく、投影方式のヘッドマウントディスプレイを用いてもよい。
図4に示すように、腕部ユニット40は、作業者の前腕に装着される腕部ユニット本体41と、腕部ユニット本体41を固定するための固定帯42とを有している。図4では、左腕に腕部ユニット40を装着した様子を示しているが、右腕に装着する構成でもよい。
図5は、本実施形態のロボット制御システムの機能構成を示すブロック図である。図5において、図2〜図4に示した構成と同じものには同一の符号を付す。なお、ロボット制御システムは図1に示すように複数台のロボットを備えているが、図5では説明の便宜のため一台のロボット23の構成のみ示している。
ディスプレイ32、無線通信部303、対象ロボット提示部36などの制御を行うプロセッサである。記憶部302は、ファームウェア等のプログラム、作業者が設定した閾値等の設定パラメータ、ジェスチャ認識のための参照画像データ等を格納する不揮発性メモリと、中央処理装置301のワークメモリ等として利用される揮発性メモリとを有している。無線通信部303は、腕部ユニット40および各ロボット23とのあいだで無線通信を行うためのモジュールである。
次に、図6のシーケンス図を参照して、本実施形態のロボット制御システムにおける対象ロボットの識別および制御の流れを説明する。以下、図1のセル生産ラインにおける三番目の作業台においてネジ止め作業を行う場合を例に挙げて説明を行う。ただし、各構成要素の符号については図2から図5で用いた符号を適宜参照することとする。
るかを直観的かつ即座に確認することできる。しかも、作業者端末側の点灯色とロボット側の識別色は、作業者以外の第三者(例えば、同じセル内の他の作業者、工場の管理者など)も見ることができるため、協働作業の安全およびシステムの正常動作を客観的に管理・監視することもできる。
次に、図7〜図9を用いて、図6のS12、S33、S44における動作指示の入力及び受付処理の具体例を説明する。図8は動作指示の入力及び受付処理のフローチャートであり、図9は筋電センサとジャイロセンサの出力信号の例を示す図である。
る限り(S85;YES)、ジャイロ信号の監視を続ける。うなずき検出回数がX回(3回)に達したら(S84;YES)、中央処理装置301は、作業者による動作指示の入力が行われたと判断し、ロボット23に対し動作命令を送信する(S86)(図6のS33参照)。
次に、作業端末の設定モードについて説明する。運用モードと設定モードの切り替えは、フロントカメラ34を利用したジェスチャ入力により行えるようにしてもよいし、頭部ユニット30又は腕部ユニット40にモード切替スイッチを設けてもよい。設定モードでは、頭部ユニット30や腕部ユニット40の記憶部に格納されている設定パラメータ(例
えば、筋電位信号の閾値、うなずき検出閾値、制限時間T、うなずき回数Xなど)を変更することができる。
以上述べた本実施形態の構成によれば、作業者は「筋電位の変化」と「頭部の動き」の全く異なる2種類の操作を意図的に入力しなければならないので、偶然の動きや誤操作によるロボットの誤作動を可及的に排除できる。また、筋電位(腕に力をこめる)と頭部の動き(うなずき)であれば、作業者の自然な動きの流れで入力が可能であるとともに、仮に両手が塞がっていても入力できるため、作業効率を阻害することがない。
上述した実施形態は本発明の一具体例を示したものであり、本発明の範囲をそれらの具体例に限定する趣旨のものではない。
であればどのような操作を用いてもよい。また、上述した実施形態では、ヘッドマウント型の頭部ユニット30と腕部ユニット40からなる作業者端末を例示したが、この構成も一例にすぎず、筋電位を検知するセンサと、頭部の動きを検知するセンサを少なくとも備えていれば、作業者端末の構成は問わない。例えば、ウェアラブルな形態に限らず、作業者が保持する(手に持つ)タイプの作業者端末でもよく、スマートフォンやタブレット端末のような携帯型コンピュータを作業者端末として利用することも好ましい。
11〜16、20:作業台
11a、12a、13a、15a、16a、23:ロボット
24:識別色表示部
25:ICタグ
26:人検知センサ
30:頭部ユニット
32:シースルーディスプレイ
34:フロントカメラ
35:ジャイロセンサ
36:対象ロボット提示部
40:腕部ユニット
44:筋電センサ
45:RFIDリーダ
46:対象ロボット提示部
Claims (6)
- 作業に用いるロボットに対し動作命令を送信する作業者端末であって、
作業者の筋電位を検知する第1のセンサと、
作業者の頭部の動きを検知する第2のセンサと、
前記第1のセンサと前記第2のセンサの検知結果に基づいて、筋電位の変化と頭部の動きの組み合わせで定義される動作指示が作業者により入力されたか否かを判定する処理部と、
前記動作指示が作業者により入力されたと判定された場合に、前記ロボットに対して動作命令を送信する通信部と、を有する
ことを特徴とする作業者端末。 - 前記第1のセンサにより検知された筋電位の変化、および、前記第2のセンサにより検知された頭部の動きを、作業者に提示する提示部をさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載の作業者端末。 - 前記処理部は、筋電位の変化が第1の条件を満たし、且つ、頭部の動きが第2の条件を満たした場合に、前記動作指示が入力されたと判定するものであり、
前記提示部は前記第1の条件および前記第2の条件も作業者に提示する
ことを特徴とする請求項2に記載の作業者端末。 - 前記処理部は、筋電位の変化が前記第1の条件を満たした後、所定の制限時間内に、頭部の動きが前記第2の条件を満たした場合に、前記動作指示が入力されたと判定するものであり、
前記提示部は、筋電位の変化が前記第1の条件を満たしたときに、頭部の動きを入力すべき制限時間のカウントダウンも提示する
ことを特徴とする請求項3に記載の作業者端末。 - 前記第1の条件及び/又は前記第2の条件を作業者により変更可能とする設定変更部をさらに有する
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の作業者端末。 - 前記作業者端末は、シースルータイプのヘッドマウントディスプレイを有しており、
前記提示部は、前記ヘッドマウントディスプレイに表示されるグラフィック画像であることを特徴とする請求項2〜5のうちいずれか1項に記載の作業者端末。
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