JP2020142344A - 環境監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】産業用ロボットの周囲を監視可能であり、かつ、産業用ロボットを操作するために作業者の動作を監視可能である、環境監視システムを提供する。【解決手段】安全監視モードでは、第１のカメラ４及び第２のカメラ５の撮影データに基づいて、又は第２のカメラ５の撮影データに基づいて、人体及び人体の一部を検知し、センサコントローラ６は、人体又は人体の一部を検知すると、ロボットマニピュレータ２の動作を停止又は減速させるためにロボット制御盤３に停止信号を送信し、簡易操作モードでは、第１のカメラ４の撮影データに基づいて作業者９の動作を検知し、センサコントローラ６は、検知された作業者９の動作に基づいてロボットマニピュレータ２を動作させるためにロボット制御盤３に操作信号を送信する、又は、検知された作業者９の動作をロボット制御盤３に送信する汎用信号を出力する汎用出力として登録する、環境監視システム。【選択図】図１

Description

本発明は、環境監視システムに関する。

産業用ロボット及びその周囲をカメラで撮影して監視する環境監視システムが知られている。
例えば特許文献１には、２台のカメラを用いて産業用ロボットの動作を監視する環境監視システムが開示されている。

特開平０５−２６１６９２号公報

協働ロボットは、作業者と協働して動作する産業用ロボットである。協働ロボットを動作させる際には、作業者の安全を確保するために、協働ロボットの周囲を監視する環境監視システムを作業スペースに設置することが望ましい。

近年、協働ロボットの動作方法として、作業者の動作に基づいて協働ロボットを操作する方法が開発されている。協働ロボットを作業者の動作に基づいて動作させる場合、作業者の動作を監視する装置を作業スペースに設置する必要がある。しかしながら、作業者の動作を監視する装置を環境監視システムと別途に設置する場合、装置開発や管理に要するコストが、作業者の動作を監視する装置を設置しない場合に比較して、増大する。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、産業用ロボットの周囲を監視可能であり、かつ、産業用ロボットを操作するために作業者の動作を監視可能である、環境監視システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための一態様は、
環境監視システムであって、
ロボットマニピュレータと、
前記ロボットマニピュレータの周囲を監視する、第１、第２のカメラと、
前記第１、第２のカメラのうち少なくとも一方の撮影データに基づいて前記ロボットマニピュレータの動作を制御する、センサコントローラと、
前記第１、第２のカメラ、及び前記センサコントローラを制御して環境監視モードを切り替える、モード切替スイッチと、を備え、
前記第１のカメラは、前記第２のカメラに比較して、視野が広く、
前記第２のカメラは、前記第１のカメラに比較して、精度が高く、
前記モード切替スイッチは、前記環境監視モードとして安全監視モード又は簡易操作モードを選択し、
前記安全監視モードでは、前記第１のカメラ及び前記第２のカメラの撮影データに基づいて、又は前記第２のカメラの撮影データに基づいて、人体及び人体の一部を検知し、前記センサコントローラは、人体又は人体の一部を検知すると、前記ロボットマニピュレータの動作を停止又は減速させるためにロボット制御盤に停止信号を送信し、
前記簡易操作モードでは、前記第１のカメラの撮影データに基づいて作業者の動作を検知し、前記センサコントローラは、検知された前記作業者の動作に基づいて前記ロボットマニピュレータを動作させるために前記ロボット制御盤に操作信号を送信する、又は、検知された前記作業者の動作を前記ロボット制御盤に送信する汎用信号を出力する汎用出力として登録する。

本発明に係る環境監視システムは、安全監視モードにおいて、第１のカメラ及び第２のカメラの撮影データに基づいて、又は第２のカメラの撮影データに基づいて、人体及び人体の一部を検知し、センサコントローラは、人体又は人体の一部を検知すると、ロボットマニピュレータの動作を停止又は減速させるためにロボット制御盤に停止信号を送信し、簡易操作モードにおいて、第１のカメラの撮影データに基づいて作業者の動作を検知し、センサコントローラは、検知された作業者の動作に基づいてロボットマニピュレータを動作させるためにロボット制御盤に操作信号を送信する、又は、検知された作業者の動作をロボット制御盤に送信する汎用信号を出力する汎用出力として登録する。したがって、本発明に係る環境監視システムは、産業用ロボットの周囲を監視可能であり、かつ、産業用ロボットを操作するために作業者の動作を監視可能である。

本発明によれば、産業用ロボットの周囲を監視可能であり、かつ、産業用ロボットを操作するために作業者の動作を監視可能な環境監視システムを提供することができる。

本実施の形態に係る環境監視システムの全体図である。 本実施の形態に係る環境監視システムのブロック図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

まず、図１を参照して、本実施の形態に係る環境監視システムの構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る環境監視システムの全体図である。図１に示すように、環境監視システム１０は、産業用ロボット１、第１のカメラ４、第２のカメラ５、センサコントローラ６、及びモード切替スイッチ７を備える。産業用ロボット１は、ロボットマニピュレータ２、ロボット制御盤３、及びハンド８を備える。なお、図１には、環境監視システム１０に加えて、作業者９、ワーク１１、第１の監視エリア１０ａ、及び第２の監視エリア１０ｂを図示している。

産業用ロボット１は、ロボットマニピュレータ２、及びロボット制御盤３を備えるロボットである。産業用ロボット１は、作業者９と協働して動作するロボットであってもよいし、独立して動作するロボットであってもよい。ロボットマニピュレータ２は、複数の関節を備える。ロボットマニピュレータ２の先端部には、ハンド８が形成されている。ハンド８は、ロボットマニピュレータ２が備える複数の関節を動かすことによって、所定の位置に移動可能である。ハンド８は、開閉可能な一対の爪を備える。ハンド８は、一対の爪を閉じてワーク１１をつかむことができる。

ロボット制御盤３には、センサコントローラ６が接続されている。センサコントローラ６は、ロボットマニピュレータ２を操作するために操作信号をロボット制御盤３に送信する。ロボットマニピュレータ２は、ロボット制御盤３が操作信号を受信すると、所定の動作を行う。例えば図１に示す例では、ロボットマニピュレータ２は、ロボット制御盤３が操作信号を受信すると、ハンド８がワーク１１をつかむ動作を行う。

センサコントローラ６は、ロボットマニピュレータ２を停止又は減速するために、停止信号又は減速信号をロボット制御盤３に送信する。ロボットマニピュレータ２は、ロボット制御盤３が停止信号を受信すると、動作を停止する。ロボットマニピュレータ２は、ロボット制御盤３が減速信号を受信すると、減速して所定の動作を行う。

センサコントローラ６は、第１のカメラ４及び第２のカメラ５のうち少なくとも一方の撮影データに基づいて前記ロボットマニピュレータの動作を制御する。第１のカメラ４、及び第２のカメラ５は、ロボットマニピュレータ２の周囲を監視する。第１の監視エリア１０ａは、第１のカメラ４の視野である。第２の監視エリア１０ｂは、第２のカメラ５の視野である。第１のカメラ４は、第２のカメラ５に比較して、精度が高い。第２のカメラ５は、第１のカメラ４に比較して、視野が広い。

第１のカメラ４及び第２のカメラ５は、ロボットマニピュレータ２の周囲、特にハンド８の周囲を監視可能であるように配置される。具体的には、第１のカメラ４は、ハンド８の正面側、換言するとロボットマニピュレータ２が配置される側の反対側が第１の監視エリア１０ａとなるように配置される。第２のカメラ５は、ハンド８の下方が第２の監視エリア１０ｂとなるように配置される。

モード切替スイッチ７は、センサコントローラ６を制御して、環境監視モードとして安全監視モード又は簡易操作モードを選択する。安全監視モードでは、第１のカメラ４及び第２のカメラ５の撮影データに基づいて、又は第２のカメラ５の撮影データに基づいて、ロボットマニピュレータ２の周囲の監視を行う。簡易操作モードでは、第１のカメラ４の撮影データに基づいて、作業者９の動作の監視を行う。

産業用ロボット１が作業者９と協働せずに独立して動作するロボットである場合、産業用ロボット１の周囲に作業者９がいると危険であるため、広い範囲を監視することが好ましい。そこで、産業用ロボット１が作業者９と協働せずに独立して動作するロボットである場合、モード切替スイッチ７は、第１のカメラ４及び第２のカメラ５の撮影データに基づく安全監視モードを選択する。

第１のカメラ４及び第２のカメラ５の撮影データに基づく安全監視モードでは、センサコントローラ６は、第１のカメラ４及び第２のカメラ５の撮影データに基づいて、第１の監視エリア１０ａ及び第２の監視エリア１０ｂのうち少なくとも一方に作業者９（人体）又は作業者９の一部（人体の一部）が入り込んだことを検知する。

センサコントローラ６は、作業者９又は作業者９の一部が入り込んだことを検知すると、ロボット制御盤３に停止信号又は減速信号を送信する。ロボットマニピュレータ２は、停止信号が送信されると、動作を停止する。ロボットマニピュレータ２は、減速信号が送信されると、動作を減速する。第１のカメラ４及び第２のカメラ５の撮影データに基づく安全監視モードでは、第２のカメラ５に比較して視野が広い第１のカメラ４を用いているため、より広い範囲を監視可能である。

産業用ロボット１が作業者９と協働して動作するロボットである場合、作業者９は、通常、産業用ロボット１の近傍すなわち第１の監視エリア１０ａにおいて作業を行う。そのため、第１の監視エリア１０ａに作業者９が入り込んだ場合に、ロボットマニピュレータ２の動作を停止又は減速させる必要がない。

産業用ロボット１が作業者９と協働して動作するロボットである場合、モード切替スイッチ７は、第２のカメラ５の撮影データに基づく安全監視モード、又は簡易操作モードを選択する。第２のカメラ５の撮影データに基づく安全監視モードでは、センサコントローラ６は、第２のカメラ５の撮影データに基づいて第２の監視エリア１０ｂに作業者９又は作業者９の一部が入り込んだことを検知する。

センサコントローラ６は、第２の監視エリア１０ｂに作業者９又は作業者９の一部が入り込んだことを検知すると、ロボット制御盤３に停止信号又は減速信号を送信する。ロボットマニピュレータ２は、停止信号が送信されると、動作を停止する。ロボットマニピュレータ２は、減速信号が送信されると、動作を減速する。

このようにして、第２のカメラ５の撮影データに基づく安全監視モードでは、第１の監視エリア１０ａに作業者９が入り込んだ場合に、ロボットマニピュレータ２の動作を停止又は減速させることなく、ロボットマニピュレータ２の周囲を監視可能である。また、第２のカメラ５の撮影データに基づく安全監視モードでは、第１のカメラ４に比較して精度が高い第２のカメラを用いているため、より精度良くロボットマニピュレータ２の周囲を監視可能である。

簡易操作モードでは、センサコントローラ６は、第１のカメラ４の撮影データに基づいて作業者９の動作を検知する。センサコントローラ６は、検知された作業者９の動作に基づいて、ロボット制御盤３に操作信号を送信する。ロボットマニピュレータ２は、操作信号が送信されると、所定の動作を行う。また、センサコントローラ６は、検知された作業者９の動作を、ロボット制御盤３に送信する汎用信号を出力する汎用出力として登録する。作業者９は、汎用出力として登録された動作を行うことによって、ロボット制御盤３に汎用信号を送信することができる。

このようにして、環境監視システム１０は、産業用ロボット１の周囲を監視可能であり、かつ、産業用ロボット１を操作するために作業者９の動作を監視可能である。したがって、作業者９の動作を監視する装置を産業用ロボット１の動作を監視する装置と別途に設置する必要がない。

次に、図２を参照して、環境監視システム１０の構成をさらに詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係る環境監視システムのブロック図である。図２に示すように、センサコントローラ６は、検知部１２、測距部１３、モード切替部１４、安全監視部１５、及び簡易操作部１６を備える。簡易操作部１６は、動作登録部１７、操作部１８、及び動作判定部１９を備える。

第１のカメラ４及び第２のカメラ５は、撮影データを検知部１２に送信することができる。検知部１２は、送信された撮影データに基づいて、作業者９又は作業者９の一部が第１の監視エリア１０ａ及び第２の監視エリア１０ｂのうち少なくとも一方に入り込んでいることを検知する。検知部１２は、検知結果を安全監視部１５及び簡易操作部１６に送信することができる。

第１のカメラ４及び第２のカメラ５は、撮影データを測距部１３に送信することができる。測距部１３は、送信された撮影データに基づいて、入り込んでいる作業者９又は作業者９の一部と産業用ロボット１との距離を測定する。測距部１３は、測定結果を安全監視部１５及び簡易操作部１６に送信することができる。

モード切替スイッチ７は、モード切替部１４を制御している。モード切替スイッチ７において安全監視モードを選択すると、モード切替部１４は、安全監視部１５を起動する。起動された安全監視部１５は、検知部１２における検知結果及び測距部１３における測定結果に基づいて、停止信号又は減速信号をロボット制御盤３に送信する。

モード切替スイッチ７において簡易操作モードを選択すると、モード切替部１４は、簡易操作部１６を起動する。起動された簡易操作部は、動作判定部１９において、検知部１２における検知結果及び測距部１３における測定結果に基づいて作業者９の動作が予め登録された動作に一致するか否かを判定する。操作部１８は、動作判定部１９において作業者９の動作が予め登録された動作に一致する場合に、ロボット制御盤３に操作信号を送信する。

また、動作登録部１７は、検知部１２における検知結果及び測距部１３における測定結果に基づいて作業者９の動作をロボット制御盤３に送信する汎用信号を出力する汎用出力として登録してもよい。作業者９は、動作登録部１７に登録された動作を行うことによって、ロボット制御盤３に汎用信号を送信し、ロボットマニピュレータ２を制御することができる。

以上で説明した本実施の形態に係る発明により、産業用ロボットの周囲を監視可能であり、かつ、産業用ロボットを操作するために作業者の動作を監視可能である、環境監視システムを提供することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０ 環境監視システム
１０ａ 第１の監視エリア
１０ｂ 第２の監視エリア
１ 産業用ロボット
２ ロボットマニピュレータ
３ ロボット制御盤
４ 第１のカメラ
５ 第２のカメラ
６ センサコントローラ
７ モード切替スイッチ
８ ハンド
９ 作業者
１１ ワーク
１２ 検知部
１３ 測距部
１４ モード切替部
１５ 安全監視部
１６ 簡易操作部
１７ 動作登録部
１８ 操作部
１９ 動作判定部

Claims (1)

1. ロボットマニピュレータと、
   前記ロボットマニピュレータの周囲を監視する、第１、第２のカメラと、
   前記第１、第２のカメラのうち少なくとも一方の撮影データに基づいて前記ロボットマニピュレータの動作を制御する、センサコントローラと、
   前記第１、第２のカメラ、及び前記センサコントローラを制御して環境監視モードを切り替える、モード切替スイッチと、を備え、
   前記第１のカメラは、前記第２のカメラに比較して、視野が広く、
   前記第２のカメラは、前記第１のカメラに比較して、精度が高く、
   前記モード切替スイッチは、前記環境監視モードとして安全監視モード又は簡易操作モードを選択し、
   前記安全監視モードでは、前記第１のカメラ及び前記第２のカメラの撮影データに基づいて、又は前記第２のカメラの撮影データに基づいて、人体及び人体の一部を検知し、前記センサコントローラは、人体又は人体の一部を検知すると、前記ロボットマニピュレータの動作を停止又は減速させるためにロボット制御盤に停止信号を送信し、
   前記簡易操作モードでは、前記第１のカメラの撮影データに基づいて作業者の動作を検知し、前記センサコントローラは、検知された前記作業者の動作に基づいて前記ロボットマニピュレータを動作させるために前記ロボット制御盤に操作信号を送信する、又は、検知された前記作業者の動作を前記ロボット制御盤に送信する汎用信号を出力する汎用出力として登録する、
   環境監視システム。

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