JP2019198907A

JP2019198907A - ロボットシステム

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Publication number: JP2019198907A
Application number: JP2018093489A
Authority: JP
Inventors: 直小野瀬; Nao ONOSE
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2019-11-21
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Abstract

【課題】安全監視対象である対象者が作業する環境を考慮して、対象者の安全性をより適切に確保することができるロボットシステムを提供する。【解決手段】このロボットシステム１は、ロボット１０と、ロボット１０の動作が制限される動作制限領域ＬＡを設定する制御部と、を備え、制御部が、ロボット１０の周囲において作業を行う対象者Ｏの作業エリアＡＲの床面の情報、対象者Ｏが接触する可能性のある構造物の情報、対象者Ｏの近傍に存在する非対象者の情報、および対象者Ｏの近傍に存在する他のロボットの情報の少なくとも１つを用いて、動作制限領域ＬＡを再設定する。【選択図】図１

Description

本発明はロボットシステムに関する。

従来、ロボットの動作範囲に安全監視対象である作業者が入る可能性がある場合、作業者の周りにロボットの動作制限領域が設定され、ロボットが動作制限領域に進入した際にロボットの安全動作制御、緊急停止制御等が行われるロボットシステムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、安全監視対象である作業者の位置に応じてロボットの動作制限領域が変更されるロボットシステムが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００４−２４３４２７号公報特開２００３−２２２２９５号公報

前記ロボットシステムでは、安全監視対象である対象者が作業する環境が考慮されていなかった。例えば、対象者が作業する作業エリアの床面が通常よりも滑り易い場合、対象者の転倒、バランス悪化等の可能性が高くなる。対象者の転倒、バランス悪化等は、対象者がロボットの動作方向に意図せずに進入する可能性が高くなる。同様に、作業を行っている対象者の周りに存在する安全監視対象ではない非対象者、他のロボット等は、対象者の転倒、バランス悪化等を招来する可能性がある。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされている。本発明の目的の一つは、安全監視対象である対象者が作業する環境を考慮して、対象者の安全性をより適切に確保することができるロボットシステムの提供である。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の一態様のロボットシステムは、ロボットと、前記ロボットの動作が制限される動作制限領域を設定する制御部と、を備え、前記制御部が、前記ロボットの周囲において作業を行う対象者の作業エリアの床面の情報、前記対象者が接触する可能性のある構造物の情報、前記対象者の近傍に存在する非対象者の情報、および前記対象者の近傍に存在する他のロボットの情報の少なくとも１つを用いて、前記動作制限領域を再設定する。

このように、制御部は、作業エリアの床面の情報、対象者が接触する可能性がある構造物の情報、および対象者の近傍に存在する非対象者又は他のロボットの情報に応じて、動作制限領域を例えば安全性が向上する方向に変更する。このため、対象者の安全性をより適切に確保することができる。

上記態様において、好ましくは、前記床面の情報として、前記床面に設けられた段差の情報が格納された記憶部を備え、前記制御部が、前記段差の情報を用いて前記動作制限領域を再設定する。
段差は対象者の転倒、バランス悪化の原因になり得る構造物である。当該態様では、段差の情報に応じて動作制限領域が例えば安全性が向上する方向に変更されるので、対象者の安全性をより適切に確保することができる。

上記態様において、好ましくは、前記床面の情報として、前記床面の滑り易さに関する情報が格納された記憶部を備え、前記制御部が、前記滑り易さに関する情報を用いて前記動作制限領域を再設定する。
床面が滑り易い場合は、対象者の転倒、バランス悪化の可能性が高くなる。当該態様では、滑り易さに関する情報に応じて動作制限領域が例えば安全性が向上する方向に変更されるので、対象者の安全性をより適切に確保することができる。

上記態様において、好ましくは、前記構造物の情報として、前記対象者が衝突する可能性がある構造物の情報および前記対象者がつまずく可能性がある構造物の情報のうち少なくとも１つが格納された記憶部を備え、前記制御部が、前記対象者が衝突する可能性がある構造物の情報および前記対象者がつまずく可能性がある構造物の情報のうち少なくとも１つを用いて前記動作制限領域を再設定する。

作業エリアに対象者が衝突する可能性がある構造物又は対象者がつまずく可能性がある構造物が存在している場合は、対象者の転倒、バランス悪化の可能性が高くなる。当該態様では、作業エリアに存在するこれら構造物の情報に応じて、動作制限領域が例えば安全性が向上する方向に変更される。このため、対象者の安全性をより適切に確保することができる。

上記態様において、好ましくは、前記ロボットの周囲に設けられた壁又はフェンスの情報が格納された記憶部を備え、前記壁又はフェンスは、前記ロボットの前記対象者との接触を防ぐことができるものであり、前記制御部が、前記壁又はフェンスの情報に基づき、前記動作制限領域を再設定する。

例えばロボットと対象者との間に壁又はフェンスが配置されている時は、ロボットが対象者に接触する可能性が壁又はフェンスによって低減される。このような状況では、制御部は、壁又はフェンスの情報に基づき、動作制限領域を小さくすることができる。このように、状況に応じて動作制限領域を小さくすることが可能であり、動作制限領域が無用に大きいことによるロボットの作業効率の低減を防止することができる。

上記態様において、好ましくは、前記制御部が、前記対象者と前記非対象者との距離を前記非対象者の情報として検出し、又は、受信し、前記制御部が、前記距離に基づき前記動作制限領域を再設定する。
対象者と非対象者との距離が近い場合は、対象者の転倒、バランス悪化の可能性が高くなる。当該態様では、対象者と非対象者との距離に応じて動作制限領域が再設定されるので、対象者の安全性をより適切に確保することができる。

上記態様において、好ましくは、前記非対象者の情報として、前記非対象者の属性の情報が格納された記憶部を備え、前記制御部が、前記対象者と前記非対象者との距離を前記非対象者の情報として検出し、又は、受信し、前記制御部が、前記距離および前記非対象者の属性の情報に基づき前記動作制限領域を再設定する。

非対象者が対象者の作業内容をよく知っている作業者である場合と、非対象者が対象者の作業内容を知らない見学者である場合とで、対象者と非対象者との意図しない接触の可能性が異なる。当該態様では、対象者と非対象者との距離および前記非対象者の属性の情報に基づき動作制限領域が再設定されるので、対象者の安全性をより適切に確保することができる。

前述の各態様では、作業エリアの床面の情報、対象者が接触する可能性がある構造物の情報、および対象者の近傍に存在する非対象者又は他のロボットの情報に応じて、動作制限領域が変更される。換言すれば、状況に応じて動作制限領域を小さくすることが可能であり、動作制限領域が無用に大きいことによるロボットの作業効率の低減を防止することができる。

本発明によれば、安全監視対象である対象者が作業する環境を考慮して、対象者の安全性をより適切に確保することができる。

本発明の一実施形態のロボットシステムの例示的な全体構成図である。本実施形態のロボットシステムの制御装置のブロック図である。本実施形態の対応データの例である。本実施形態の制御装置の制御部の処理の例を示すフローチャートである。本実施形態のロボットシステムの例示的な全体構成図である。本実施形態の対応データの例である。本実施形態のロボットシステムの例示的な全体構成図である。本実施形態の対応データの例である。本実施形態の換算データの例である。本実施形態の対応データの例である。本実施形態の対応データの例である。本実施形態のロボットシステムの例示的な全体構成図である。本実施形態の対応データの例である。本実施形態の対応データの例である。本実施形態のロボットシステムの例示的な全体構成図である。

本発明の一実施形態に係るロボットシステム１について、図面を用いながら以下説明する。
本実施形態のロボットシステム１は、図１に示されるように、ロボット１０と、制御装置２０と、ロボット１０の周囲において作業を行う対象者Ｏの作業エリアＡＲが画角に入るように設けられたセンサ３０とを備えている。作業エリアＡＲはロボット１０の近傍に存在する領域であり、センサ３０によって得られたデータは制御装置２０に送信される。

センサ３０は例えば対象者Ｏの上方に設けられた二次元カメラ、三次元カメラ、三次元センサ等であり、対象者Ｏの作業エリアＡＲを時間的に連続してセンシングする。なお、作業エリアＡＲを所定時間おきに撮像する場合でも、時間的に連続した撮像である。

ロボット１０は、例えば、床面に固定されたベース１１と、ベース１１上に設けられたアーム１２と、アーム１２の先端部に取付けられたツール１３とを有する。本実施形態のロボット１０は垂直多関節ロボットであるが、ロボット１０は水平多関節ロボット等の他のロボットでもよい。

アーム１２は複数のアーム部材および複数の関節を備えている。また、アーム１２は、複数の関節をそれぞれ駆動する複数のサーボモータ１２ａを備えている（図２参照）。各関節にはエンコーダ等の作動位置検出装置が内蔵されており、作動位置検出装置の検出結果が制御装置２０に送信される。
ツール１３は例えば、把持ハンド、溶接ツール、切削加工ツール、バリ取り用ツール、研磨用ツール、組立用ツール、清掃用ツール等であり、ツール１３は要求に応じた作業を行うものであればよい。ツール１３も必要に応じてツール駆動用のサーボモータ１３ａを備えている（図２参照）。

制御装置２０は、図２に示されるように、プロセッサ等を有する制御部２１と、表示装置２２と、不揮発性ストレージ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する記憶部２３と、キーボード、タッチパネル、操作盤等である入力装置２４と、信号の送受信を行うための送受信部２５と、複数のサーボモータ１２ａをそれぞれ駆動する複数のサーボ制御器２６と、サーボモータ１３ａを駆動するサーボ制御器２７と、を備えている。入力装置２４および送受信部２５は入力部として機能する。制御装置２０は、ロボット１０のアーム１２の各サーボモータ１２ａおよびツール１３のサーボモータ１３ａの制御を行う。

記憶部２３にはシステムプログラム２３ａが格納されており、システムプログラム２３ａは制御装置２０の基本機能を担っている。また、記憶部２３には動作プログラム２３ｂが格納されている。動作プログラム２３ｂは、ツール１３を用いた作業の際にアーム１２およびツール１３を動作させるための制御指令群である。当該構成により、ロボット１０のアーム１２およびツール１３が動作プログラム２３ｂに沿って作業を行う。

記憶部２３には、動作制限領域計算プログラム２３ｃおよび安全監視プログラム２３ｄが格納されている。また、制御装置２０は建物情報２３ｅを受信し、受信した建物情報２３ｅを記憶部２３に格納することができる。建物情報２３ｅは、ＢＭＩ（Building Information Modeling）等の三次元設計情報であってもよく、ロボット１０、作業エリアＡＲ等の上方に配置された三次元カメラ、三次元センサ、赤外線センサ、音波センサ等の建物情報用センサの検出結果を用いて得られるデータであってもよい。建物情報用センサを無人飛行装置によって支持し、無人飛行装置によって建物情報用センサを任意の位置に配置することも可能である。

制御部２１は、安全監視プログラム２３ｄに基づき、センサ３０から送信される画像データ等のデータおよび建物情報２３ｅを用いて、ロボット１０の制御を行う。本実施形態では、当該制御の一部として、制御部２１は、ロボット１０の動作が制限される領域である動作制限領域ＬＡ（図１等）をロボット１０の動作中に再設定する。ロボット１０の動作の制限は、ロボット１０の動作停止、ロボット１０の動作速度の低減、ロボット１０の回避動作の開始等である。

建物情報２３ｅは、例えば、作業エリアＡＲの床面の情報、作業エリアＡＲに存在している対象者Ｏが衝突する可能性がある構造物の情報、作業エリアＡＲに存在している対象者Ｏがつまずく可能性がある構造物の情報、および対象者Ｏとロボット１０との間に存在するフェンス又は壁Ｗの情報の少なくとも１つを含む。なお、当該フェンス又は壁Ｗは、ロボット１０が対象者Ｏに接触することを防ぐことができるものである。

また、制御装置２０の制御部２１は、動作制限領域ＬＡの再設定を行うために、対象者Ｏの位置検出を行う。制御部２１は、センサ３０から受信するデータに周知の画像処理、パターンマッチング等を行うことによって、対象者Ｏの位置を遂次検出する。

動作制限領域ＬＡの再設定の例を以下説明する。
（例１）
制御部２１は、作業エリアＡＲ内の段差ＳＴと対象者Ｏとの距離Ｌ１が小さくなると、対象者Ｏの周りの動作制限領域ＬＡを大きくする（図１）。この例では、作業エリアＡＲの床面の情報として、少なくとも床面における段差ＳＴの位置の情報が制御装置２０の記憶部２３に格納されている。床面の情報が段差ＳＴの形状の情報を含んでいてもよい。段差ＳＴは、対象者Ｏの転倒や意図しないバランス悪化を招来する可能性がある。

なお、例１では、作業エリアＡＲの床面の情報が記憶部２３に格納されているが、当該情報の代わりに、作業エリアＡＲにて作業を行っている対象者Ｏが衝突する可能性がある構造物の位置の情報、作業エリアＡＲにて作業を行っている対象者Ｏがつまずく可能性がある構造物の位置の情報等が記憶部２３に格納されていてもよい。これら構造物は、対象者が接触する可能性があるものであり、対象者Ｏの転倒や意図しないバランス悪化を招来する可能性がある。

ここで、図３に示されるように、前記距離Ｌ１と、動作制限領域ＬＡの大きさ、位置等とを対応させたデータが、制御装置２０の記憶部２３に格納されていることが好ましい。図３の例では、動作制限領域ＬＡの大きさは対象者Ｏの位置を中心とする円の半径ｒで示され、前記距離Ｌ１と、動作制限領域ＬＡの半径ｒとが対応付けられている。動作制限領域ＬＡの位置の例は、対象者Ｏ又はロボット１０に対する動作制限領域ＬＡの境界線の位置である。当該データの代わりに、距離Ｌ１を動作制限領域ＬＡの大きさ、位置等と対応させるための式が記憶部２３に格納されていてもよい。

そして、制御部２１は、動作制限領域計算プログラム２３ｃに基づき、検出された対象者Ｏの位置と段差ＳＴとの距離Ｌ１が所定値よりも小さくなると、対象者Ｏの周りに設定されている動作制限領域ＬＡを、領域Ａ１から領域Ａ２に変更する（図１）。つまり、制御部２１は、対象者Ｏと段差ＳＴとの距離Ｌ１に応じて、対象者Ｏの周りの動作制限領域ＬＡを再設定する。

この時の制御部２１の処理の一例を図４のフローチャートを参照しながら説明する。なお、図４のステップＳ１−１〜Ｓ１−５の処理は例えば数百ミリ秒ごとに繰り返し行われる。
制御部２１は、アーム１２の各関節の作動位置検出装置の検出結果に基づき、ロボット１０のアーム１２の位置の情報を取得し、また、前述のように、センサ３０から受信するデータに基づき、対象者Ｏの位置の情報を取得する（ステップＳ１−１）。

また、前述のように、制御部２１は受信した建物情報２３ｅを記憶部２３に格納する（ステップＳ１−２）。なお、建物情報２３ｅが既に記憶部２３に格納されている場合は、ステップＳ１−２を行う必要はない。
続いて、制御部２１は、動作制限領域計算プログラム２３ｃに基づき、検出された対象者Ｏの位置と段差ＳＴとの距離Ｌ１を計算し、計算された距離Ｌ１を図３に示されるデータに適用することによって、対象者Ｏの位置を中心とする動作制限領域ＬＡの半径ｒを再設定する（ステップＳ１−３）。

続いて、制御部２１は、安全監視プログラム２３ｄに基づき、再設定された動作制限領域ＬＡとロボット１０の周りに設定されたロボット動作領域ＲＡ（図１）との干渉の有無を判断する（ステップＳ１−４）。

そして、制御部２１は、ステップＳ１−４において干渉があると判断されると、安全監視プログラム２３ｄに基づき、ロボット１０の動作の制限を行う（ステップＳ１−５）。ステップＳ１−５において、制御部２１が、ステップＳ１−４の干渉の状態に応じて、ロボット１０の動作の制限を段階的に変化させてもよい。
なお、ステップＳ１−４において、再設定された動作制限領域ＬＡに対するアーム１２の相対位置に基づき、制御部２１がロボット１０と動作制限領域ＬＡとの干渉の有無を判断してもよい。

（例２）
制御部２１は、作業エリアＡＲ内の床面の滑り易さに関する情報に応じて、対象者Ｏの周りの動作制限領域ＬＡを変化させる（図５）。図５に示される例では、作業エリアＡＲ内の一部のエリアＡＲ１が他のエリアよりも滑り易い。作業エリアＡＲの床面の情報として、少なくともエリアＡＲ１の存在範囲の情報が制御装置２０の記憶部２３に格納されている。エリアＡＲ１の床面は、対象者Ｏの転倒や意図しないバランス悪化を招来する可能性がある。

例えば、図６に示されるように、エリアＡＲ１とその他のエリアの防滑性の指数をそれぞれ示すデータが記憶部２３に格納されている。防滑性の指数として、公知のＣＳＲ値を用いることも可能である。図６に示す例では、数値が小さいほど滑り易い。

そして、制御部２１は、動作制限領域計算プログラム２３ｃに基づき、検出された対象者Ｏの位置がエリアＡＲ１内に入ると、対象者Ｏの周りに設定されている動作制限領域ＬＡを領域Ａ３から領域Ａ４に変更する（図５）。つまり、制御部２１は、対象者ＯがエリアＡＲ１内に入ると、対象者Ｏの周りの動作制限領域ＬＡを大きくする。

この際、制御部２１は、図４のフローチャートのステップＳ１−１，Ｓ１−２、およびＳ１−４〜Ｓ１−５を行いつつ、ステップＳ１−３において、検出された対象者Ｏの位置を図６に示される防滑性のデータに適用することによって、対象者Ｏの位置を中心とする動作制限領域ＬＡの半径ｒを再設定する。

なお、防滑性の指数は、予め測定された防滑性に関するデータ、床面の材質から導出される防滑性に関するデータ等であってもよい。また、作業エリアＡＲ内の床面の滑り易さに関する情報として、床面の硬さの情報、床面の面粗度の情報、床面の劣化状態の情報等が含まれていてもよい。

（例３）
制御部２１は、作業エリアＡＲの近傍又は中に存在する非対象者ＮＯと対象者Ｏとの距離に応じて、対象者Ｏの周りの動作制限領域ＬＡを変化させる（図７）。この例では、非対象者ＮＯの情報として、図８に示されるように、非対象者ＮＯの危険度の指数が記憶部２３に格納されている。図８に示される例では、対象者Ｏの危険度も記憶部２３に格納されている。また、図９に示されるように、危険度と動作制限領域ＬＡの半径ｒとを対応させる換算データが記憶部２３に格納されている。図９の換算データは、危険度の数値が大きくなるに従い、動作制限範囲ＬＡの半径ｒの変化が小さくなっている。これは、動作制限範囲ＬＡが無用に大きくなることを防止するためである。換算データの代わりに、危険度と動作制限領域ＬＡの半径ｒとを対応させる式が記憶部２３に格納されていてもよい。

また、この例では、センサ３０から受信するデータに周知の画像処理、パターンマッチング等を行うことによって、非対象者ＮＯの位置を遂次検出する。
そして、制御部２１は、動作制限領域計算プログラム２３ｃに基づき、非対象者ＮＯと対象者Ｏとの距離Ｌ２が所定値以上である場合は、対象者Ｏに設定された危険度に対応する半径ｒを用いて動作制限領域ＬＡを設定し、非対象者ＮＯと対象者Ｏとの距離Ｌ２が所定値未満である場合は、対象者Ｏに設定された危険度に非対象者ＮＯに設定された危険度を加算し、当該加算により得られる危険度に対応する半径ｒを用いて動作制限領域ＬＡを設定する。つまり、制御部２１は、非対象者ＮＯと対象者Ｏとの距離Ｌ２が所定値未満となると、非対象者ＮＯの危険度に応じて動作制限領域ＬＡを変化させる。

この際、制御部２１は、図４のフローチャートのステップＳ１−１およびＳ１−４〜Ｓ１−５を行いつつ、ステップＳ１−３において、対象者Ｏと非対象者ＮＯとの距離Ｌ２に応じて図８のデータを図９の換算データに適用し、これによって対象者Ｏの位置を中心とする動作制限領域ＬＡの半径ｒを再設定する。なお、例３の場合はステップＳ１−２を必要としない場合がある。

なお、例１において、段差ＳＴの形状、構造物の種類、構造物の高さ方向の位置等に応じた危険度が設定されており、段差ＳＴ又は構造物と対象者Ｏとの距離Ｌ１に応じた危険度が設定されていてもよい。また、例２において、防滑性に応じた危険度が設定されていてもよい。
そして、例３において、例１および例２の危険度が例３の危険度に加算され、当該加算により得られる危険度に対応する半径ｒを用いて動作制限領域ＬＡが設定されてもよい。なお、例１又は例２で得られる危険度のみを用いて動作制限領域ＬＡが設定されてもよい。

一方、例３において、図８および図９に示されるデータの代わりに、図１０に示されるデータを用いることも可能である。図１０は、対象者Ｏと非対象者ＮＯとの距離Ｌ２と動作制限領域ＬＡの半径ｒとを対応させたデータの例を示す。図１０のデータを用いる場合も、対象者Ｏと非対象者ＮＯとの距離Ｌ２に応じて動作制限領域ＬＡを変化させることができる。なお、図１０のデータの代わりに、距離Ｌ２と動作制限領域ＬＡの半径ｒとを対応させる式を用いることも可能である。

また、例３において、複数種類の非対象者ＮＯの危険度の指数がそれぞれ記憶部２３に格納されていてもよい（図１１）。図１１の例では、対象者Ｏの危険度の指数は記憶部２３に格納されていない。制御部２１は、非対象者ＮＯの種類を、非対象者ＮＯが装着するヘルメット上のマーク、色等によって識別可能である。例えば、他のロボットに対する作業を行う作業者が装着するヘルメットと見学者が装着するヘルメットとを異ならせることによって、制御部２１は非対象者ＮＯが作業者であるか見学者であるかを識別することができる。

（例４）
制御部２１は、作業エリアＡＲの近傍に存在する他のロボット１０’と対象者Ｏとの距離Ｌ３に応じて、対象者Ｏの周りの動作制限領域ＬＡを変化させる（図１２）。他のロボット１０’は一例としてロボット１０と同様のベース１１およびアーム１２を有し、制御装置２０によって制御される。他のロボット１０’のアーム１２の位置の情報は、ロボット１０’の制御装置２０からロボット１０の制御装置２０に逐次送信される。

例４では、図１３に示されるように、検出される対象者Ｏの位置と他のロボット１０’のアーム１２の位置との距離Ｌ３と、動作制限領域ＬＡの半径ｒとを対応させたデータが、記憶部２３に格納されている。当該データの代わりに、距離Ｌ３を動作制限領域ＬＡの半径ｒと対応させるための式が記憶部２３に格納されていてもよい。

そして、制御部２１は、動作制限領域計算プログラム２３ｃに基づき、距離Ｌ３に応じて対象者Ｏの周りに設定されている動作制限領域ＬＡの半径ｒを変更する。つまり、制御部２１は、対象者Ｏと他のロボット１０’との距離Ｌ３が小さくなると、対象者Ｏの周りの動作制限領域ＬＡを大きくする。

この際、制御部２１は、図４のフローチャートのステップＳ１−１およびＳ１−４〜Ｓ１−５を行いつつ、ステップＳ１−３において、検出された距離Ｌ３を図１３に示されるデータに適用することによって、対象者Ｏの位置を中心とする動作制限領域ＬＡの半径ｒを再設定する。なお、例４の場合はステップＳ１−２を必要としない場合がある。

なお、例４において、距離Ｌ３と危険度とを対応させたデータが記憶部２３に格納されていてもよい。この場合、検出された距離Ｌ３に対応する危険度が図９に示される換算データに適用され、これによって対象者Ｏの位置を中心とする動作制限領域ＬＡの半径ｒが再設定される。

さらに、図１４に示されるように、他のロボット１０’の動作状態と危険度とを対応させたデータが記憶部２３に格納されていてもよい。この場合、図１４に示される危険度が距離Ｌ３に対応する危険度に加算された値が図９に示される換算データに適用される。

（例５）
制御部２１は、ロボット１０の周囲に設けられた壁Ｗに対する対象者Ｏの位置に応じて、対象者Ｏの周りの動作制限領域ＬＡを変化させる（図１５）。この例では、作業エリアＡＲ内、又は、作業エリアＡＲとロボット１０との間に壁Ｗが存在しており、建物情報２３ｅとして、壁Ｗの存在範囲の情報が記憶部２３に格納されている。制御部２１は、動作制限領域計算プログラム２３ｃに基づき、壁Ｗの存在範囲に対応した所定範囲ＡＲ２に対象者Ｏが位置する時に、動作制限領域ＬＡの一部を壁Ｗに沿って削除する。壁Ｗはフェンスであってもよい。所定範囲ＡＲ２の情報が記憶部２３に格納されていてもよい。

この際、制御部２１は、図４のフローチャートのステップＳ１−１、Ｓ１−２、およびＳ１−４〜Ｓ１−５を行いつつ、ステップＳ１−３において、壁Ｗの存在範囲に対する検出された対象者Ｏの位置に基づき、対象者Ｏの位置を中心とする動作制限領域ＬＡの半径ｒを再設定する。

なお、上記例１〜例５において、対象者Ｏがウェアラブル端末を装着しており、ウェアラブル端末のＧＰＳ情報に基づいて、制御部２１が対象者Ｏの位置の情報を逐次取得してもよい。同様に、上記例３において、非対象者ＮＯがウェアラブル端末を装着しており、ウェアラブル端末のＧＰＳ情報に基づいて、非対象者ＮＯの位置が遂次検出されてもよい。

さらに、上記例１〜例５において、対象者Ｏの脈拍、体温等の身体情報がウェアラブル端末によって検出され、制御部２１が、対象者Ｏの検出された身体情報に応じて、対象者Ｏの周りの動作制限領域ＬＡを変化させてもよい。
また、上記例３において、非対象者ＮＯの脈拍、体温等の身体情報がウェアラブル端末によって検出され、制御部２１が、非対象者ＮＯの検出された身体情報に応じて、対象者Ｏの周りの動作制限領域ＬＡを変化させてもよい。
身体状態は、対象者Ｏおよび非対象者ＮＯのストレスの状態、疲れの状態等を示すものである。このため、身体情報に応じて動作制限領域ＬＡを変化させることは、対象者Ｏの安全性を確保するために有利である。

また、上記例１〜例５において、制御部２１が、対象者Ｏが所持する端末の近距離無線通信用の信号の強度に基づいて、制御部２１が対象者Ｏの位置の情報を逐次取得してもよい。また、上記例３において、非対象者ＮＯが所持する端末の近距離無線通信用の信号の強度に基づいて、制御部２１が非対象者ＮＯの位置の情報を逐次取得してもよい。

このように、本実施形態では、制御部２１は、作業エリアＡＲの床面の情報、対象者Ｏが接触する可能性がある構造物の情報、および対象者Ｏの近傍に存在する非対象者ＮＯ又は他のロボット１０’の情報に応じて、動作制限領域ＬＡを例えば安全性が向上する方向に変更する。このため、対象者Ｏの安全性をより適切に確保することができる。

また、制御部２１は、床面に設けられた段差ＳＴの情報を用いて動作制限領域ＡＲを再設定する。段差ＳＴは対象者Ｏの転倒、バランス悪化の原因になり得る構造物である。本実施形態では、段差ＳＴの情報に応じて動作制限領域ＬＡが例えば安全性が向上する方向に変更されるので、対象者Ｏの安全性をより適切に確保することができる。

また、制御部２１は、前記床面の滑り易さに関する情報を用いて動作制限領域ＬＡを再設定する。床面が滑り易い場合は、対象者Ｏの転倒、バランス悪化の可能性が高くなる。本実施形態では、滑り易さに関する情報に応じて動作制限領域ＬＡが例えば安全性が向上する方向に変更されるので、対象者Ｏの安全性をより適切に確保することができる。

また、制御部２１は、対象者Ｏが衝突する可能性がある構造物の情報および対象者Ｏがつまずく可能性がある構造物の情報のうち少なくとも１つを用いて動作制限領域ＬＡを再設定する。作業エリアＡＲに対象者Ｏが衝突する可能性がある構造物又は対象者Ｏがつまずく可能性がある構造物が存在している場合は、対象者Ｏの転倒、バランス悪化の可能性が高くなる。本実施形態では、作業エリアＡＲに存在するこれら構造物の情報に応じて、動作制限領域ＬＡが例えば安全性が向上する方向に変更される。このため、対象者Ｏの安全性をより適切に確保することができる。

また、記憶部２３に、ロボット１０の周囲に設けられた壁Ｗ又はフェンスの情報が格納され、壁Ｗ又はフェンスは、ロボット１０の対象者Ｏとの接触を防ぐことができるものであり、制御部２１は、壁Ｗ又はフェンスの情報に基づき、動作制限領域ＬＡを再設定する。

例えばロボット１０と対象者Ｏとの間に壁Ｗが配置されている時は、ロボット１０が対象者Ｏに接触する可能性が壁Ｗによって低減される。このような状況では、制御部２１は、壁Ｗの情報に基づき、動作制限領域ＬＡを小さくすることができる。このように、状況に応じて動作制限領域ＬＡを小さくすることが可能であり、動作制限領域ＬＡが無用に大きいことによるロボット１０の作業効率の低減を防止することができる。

また、本実施形態では、対象者Ｏと非対象者ＮＯとの距離に応じて動作制限領域ＬＡが再設定されるので、対象者Ｏの安全性をより適切に確保することができる。
また、記憶部２３に、非対象者ＮＯの情報として、非対象者ＮＯの属性の情報が格納されており、制御部２１が、対象者Ｏと非対象者ＮＯとの距離Ｌ２および非対象者ＮＯの属性の情報に基づき動作制限領域ＬＡを再設定してもよい。

非対象者ＮＯが対象者Ｏの作業内容をよく知っている作業者である場合と、非対象者ＮＯが対象者Ｏの作業内容を知らない見学者である場合とで、対象者Ｏと非対象者ＮＯとの意図しない接触の可能性が異なる。本実施形態では、対象者Ｏと非対象者ＮＯとの距離Ｌ２および非対象者ＮＯの属性の情報に基づき動作制限領域ＬＡが再設定されるので、対象者Ｏの安全性をより適切に確保することができる。

本実施形態では、作業エリアＡＲの床面の情報、対象者Ｏが接触する可能性がある構造物の情報、および対象者Ｏの近傍に存在する非対象者ＮＯ又は他のロボット１０’の情報に応じて、動作制限領域ＬＡが変更される。換言すれば、状況に応じて動作制限領域ＬＡを小さくすることが可能であり、動作制限領域ＬＡが無用に大きいことによるロボット１０の作業効率の低減を防止することができる。

なお、上記例１〜例５において、制御部２１が、作業エリアＡＲの床面の情報、対象者Ｏが接触する可能性がある構造物の情報、および対象者Ｏの近傍に存在する非対象者ＮＯ又は他のロボット１０’の情報に応じて、動作制限領域ＬＡにおけるロボット１０側の境界線の位置、又は、動作制限領域ＬＡ自体の位置を移動させてもよい。この場合でも前述と同様の作用効果が達成され得る。
また、動作制限領域ＬＡは対象者Ｏの位置を含む円形状でなくてもよく、動作制限領域ＬＡは他の様々な形状であり得る。

なお、センサ３０が対象者Ｏおよび非対象者ＮＯの位置情報を検出可能に構成されていてもよい。この場合、制御部２１が対象者Ｏの位置情報および非対象者ＮＯの位置情報をセンサ３０から受信してもよい。

１ロボットシステム
１０ロボット
１１ベース
１２アーム
１３ツール
２０制御装置
２１制御部
２３記憶部
２３ａシステムプログラム
２３ｂ動作プログラム
２３ｃ動作制限領域計算プログラム
２３ｄ安全監視プログラム
２３ｅ建物情報
３０センサ
ＡＲ作業エリア
ＬＡ動作制限領域
ＲＡロボット動作領域
ＳＴ段差
Ｗ壁

Claims

ロボットと、
前記ロボットの動作が制限される動作制限領域を設定する制御部と、を備え、
前記制御部が、前記ロボットの周囲において作業を行う対象者の作業エリアの床面の情報、前記対象者が接触する可能性のある構造物の情報、前記対象者の近傍に存在する非対象者の情報、および前記対象者の近傍に存在する他のロボットの情報の少なくとも１つを用いて、前記動作制限領域を再設定する、ロボットシステム。
前記床面の情報として、前記床面に設けられた段差の情報が格納された記憶部を備え、
前記制御部が、前記段差の情報を用いて前記動作制限領域を再設定する、請求項１に記載のロボットシステム。
前記床面の情報として、前記床面の滑り易さに関する情報が格納された記憶部を備え、
前記制御部が、前記滑り易さに関する情報を用いて前記動作制限領域を再設定する、請求項１に記載のロボットシステム。
前記構造物の情報として、前記対象者が衝突する可能性がある構造物の情報および前記対象者がつまずく可能性がある構造物の情報のうち少なくとも１つが格納された記憶部を備え、
前記制御部が、前記対象者が衝突する可能性がある構造物の情報および前記対象者がつまずく可能性がある構造物の情報のうち少なくとも１つを用いて前記動作制限領域を再設定する、請求項１に記載のロボットシステム。
前記ロボットの周囲に設けられた壁又はフェンスの情報が格納された記憶部を備え、
前記壁又はフェンスは、前記ロボットの前記対象者との接触を防ぐことができるものであり、
前記制御部が、前記壁又はフェンスの情報に基づき、前記動作制限領域を再設定する、請求項１に記載のロボットシステム。
前記制御部が、前記対象者と前記非対象者との距離を前記非対象者の情報として検出し、又は、受信し、
前記制御部が、前記距離に基づき前記動作制限領域を再設定する、請求項１に記載のロボットシステム。
前記非対象者の情報として、前記非対象者の属性の情報が格納された記憶部を備え、
前記制御部が、前記対象者と前記非対象者との距離を前記非対象者の情報として検出し、又は、受信し、
前記制御部が、前記距離および前記非対象者の属性の情報に基づき前記動作制限領域を再設定する、請求項１に記載のロボットシステム。